一种制造技术

本发明专利技术属于钛合金热处理技术领域，涉及一种

【技术实现步骤摘要】
一种TC4钛合金表面渗碳工艺


[0001]本专利技术属于钛合金热处理
，涉及一种
TC4
钛合金表面渗碳工艺
。

技术介绍

[0002]钛及钛合金具有高比强度
、
优良的耐腐蚀性
、
良好的耐高温性能等，作为结构和功能材料广泛用于航空航天等领域
。
但是，钛合金存在表面硬度低
、
易粘着
、
耐磨性能差的缺点
。
钛合金的硬度通常不超过
350HV
，这样的表面硬度不能满足实际应用的要求
。
钛合金表面通过渗碳化学热处理改性后可得到强化，强化后的钛合金硬度
、
耐腐蚀性
、
耐磨性都得到了提高
。
[0003]钛合金渗碳主要有固体渗碳
、
气体渗碳
、
激光渗碳和离子渗碳等
。
固体渗碳技术方法简单易行
、
成本低廉，但难以控制氧浓度，获得的渗碳层不均匀，且厚度较小；气体渗碳成本低
、
简单易行，气体介质选用高纯度甲烷或一氧化碳，如果渗碳过程中存在其他元素，会引起氢脆，对气体的成本要求高；激光渗碳是合金表面局部强化，残余应力大，易开裂，表面质量差需加工；离子渗碳优点是渗碳时间短
、
渗速快
、
渗层深
、
渗层组织结构均匀，对设备仪器要求高，成本高，对零件形状有选择性
。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于解决上述问题，提供一种
TC4
钛合金表面渗碳工艺
。
该工艺不限制热处理渗碳设备和高纯度渗碳气体，采用普通的可控气氛渗碳炉
、
富化气丙烷
(C3H8)
和氧化性气体
CO2作为渗碳气体即可满足要求，该工艺可保证齿部渗层均匀
、
表面硬度高，重复性好，产品质量稳定
。
[0005]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种
TC4
钛合金表面渗碳工艺，包括如下步骤：
[0007]S1、
根据工件技术要求，先进行预备热处理：固溶
、
时效处理
28
～
32HRC
；
[0008]S2、
固溶时效完成后，工件经精车
、
滚齿加工后，进行清洗烘干；
[0009]S3、
在普通的可控气氛渗碳炉中进行渗碳处理：产品平放在工装上，
780℃
入炉，通入
RX
气体流量为
18m3/h
，随炉升温至渗碳的强渗阶段，强渗阶段的工艺参数为：强渗渗碳温度
880℃、
强渗碳势
1.1
％
、
强渗时间
4800min、
丙烷流量2～
3L/min、CO2流量
0.8
～
1.1L/min
；
[0010]然后进入渗碳的扩散阶段，扩散阶段的工艺参数为：扩散渗碳温度
880℃、
扩散碳势
1.0
％
、
扩散时间
1200min、
丙烷流量2～
3L/min、CO2流量
0.8
～
1.1L/min
；
[0011]S4、
渗碳结束后，将产品出炉进前室缓冷
30min
后出炉空冷
。
[0012]进一步，步骤
S1
中，预备热处理的工艺参数为：
930
±
10℃
×
60min
出炉水冷，
680
±
10℃
×
2h
出炉空冷
。
[0013]进一步，制得的
TC4
钛合金产品的表层组织中碳化物呈颗粒状分布，渗碳层分布均匀，表面硬度
≥91HR15N。
[0014]本专利技术的有益效果在于：
[0015]本专利技术与其它的气体渗碳方法相比，此方法由富化气丙烷
(C3H8)
和氧化性气体
CO2作为直生式渗碳气体
。
碳传递系数
β
较高，是可控气氛渗碳的两倍；设备投资少，通过调整氧化性气体
CO2的通入量，精确地控制炉气碳势；渗碳层均匀，重现性好，产品质量稳定
。
本工艺气体消耗量低于吸热式气氛渗碳，制得的产品表层光滑
、
无氢脆，表层有一层致密的
TiC
强化相，组织中碳化物呈颗粒状分布，渗碳层分布均匀，表面硬度
≥91HR15N
，提高了产品的耐磨性
。
[0016]本专利技术的其他优点
、
目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本专利技术的实践中得到教导
。
本专利技术的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得
。
附图说明
[0017]为了使本专利技术的目的
、
技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作优选的详细描述，其中：
[0018]图1为本专利技术中
TC4
钛合金表面渗碳工艺示意图
。
具体实施方式
[0019]以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效
。
本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变
。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合
。
[0020]其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利技术的限制；为了更好地说明本专利技术的实施例，附图某些部件会有省略
、
放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的
。
[0021]本专利技术实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本专利技术的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位
、
以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种
TC4
钛合金表面渗碳工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S1、
根据工件技术要求，先进行预备热处理：固溶
、
时效处理
28
～
32HRC
；
S2、
固溶时效完成后，工件经精车
、
滚齿加工后，进行清洗烘干；
S3、
在普通的可控气氛渗碳炉中进行渗碳处理：产品平放在工装上，
780℃
入炉，通入
RX
气体流量为
18m3/h
，随炉升温至渗碳的强渗阶段，强渗阶段的工艺参数为：强渗渗碳温度
880℃、
强渗碳势
1.1
％
、
强渗时间
4800min、
丙烷流量2～
3L/min、CO2流量
0.8
～
1.1L/min
；然后进入渗碳的扩散阶段，扩散阶段的工艺参数为：扩散渗碳温度
880℃、

【专利技术属性】
技术研发人员：刘顺平，孙飞，王广安，冉飞，
申请(专利权)人：重庆清平机械有限责任公司，
类型：发明
国别省市：