提升X-53材料渗碳效果的工艺方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010364194.9 (22)申请日 2020.04.30 (71)申请人 中国航发哈尔滨东安发动机有限公 司 地址 150066 黑龙江省哈尔滨市平房区保 国大街51号 (72)发明人 王焕敏鞠殿巍辛玉武师玉英 曾西军张宇慧崔学威周动林 周锴 (74)专利代理机构 中国航空专利中心 11008 代理人 白瑶君 (51)Int.Cl. C23C 8/34(2006.01) C21D 1/18(2006.01) C21D 1/74(2006.01) C21D 6/04(20。

2、06.01) C21D 9/32(2006.01) (54)发明名称 一种提升X-53材料渗碳效果的工艺方法 (57)摘要 本发明涉及渗碳领域， 尤其是一种提升X-53 材料渗碳效果的工艺方法。 该方法包括： 对X-53 零件进行预氧化； 对氧化的零件进行渗碳； 对渗 碳的零件进行淬火、 冰冷处理和二次低温回火。 该方法提高材料表面活性， 增强碳的活性。 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 CN 111364001 A 2020.07.03 CN 111364001 A 1.一种提升X-53材料渗碳效果的工艺方法， 其特征在于， 包括： 对X-53零件进行预氧化； 对氧化的零件进行渗碳； 对。

3、渗碳的零件进行淬火、 冰冷处理和二次低温回火。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 预氧化的设备为箱式炉， 预氧化的加热温 度450， 预氧化的保温45min， 空冷。 3.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 渗碳的选用设备为可控气氛渗碳炉， 渗碳 的保温温度为920； 渗碳的碳势为0.35， 相应的保温时间为35min； 渗碳的碳势为1.1， 相应的保温时间为3h； 渗碳的碳势为1.0， 相应的保温时间为 1.5h。 4.根据权利要求3所述的方法， 其特征在于， 对氧化的零件进行渗碳之后， 所述方法还 包括： 渗碳结束后零件转至左室， 左室保温温度为820， 碳势为0.95，。

4、 保温时间为35min， 保护气氛冷却。 5.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 预氧化时不通保护气。 6.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 淬火的设备为保护气氛炉， 淬火的保温温 度为915， 保温时间为75min， 油温55。 7.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 冰冷处理的设备为冷冻机， 冰冷处理的保 温温度为-75； 冰冷处理的保温时间为4.5h， 冷却介质为空气。 8.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 两次回火的设备为空气循环炉， 保温温度 为250。 保温时间为2.5h， 冷却介质为空气。 权利要求书 1/1 页 2 CN 111364001 A 2 。

5、一种提升X-53材料渗碳效果的工艺方法 技术领域 0001 本发明涉及渗碳领域， 尤其是一种提升X-53材料渗碳效果的工艺方法。 背景技术 0002 某机型采用X-53材料， 通常用于制造在一定温度下服役的航空齿轮， 经渗碳淬火 回火后具有较高的综合力学性能， 其回火温度达到了250， 这就意味着齿轮零件在短时间 的状态下也能够正常工作一段时间。 在长时间工作后， 要求具有较高的工作寿命， 对材料的 表面硬度HRC60及金相组织等要求较高， 传统的渗碳工艺处理后， 表面HRC60及有效渗层深 度效果不好， 对零件工作寿命造成很大影响。 发明内容 0003 本发明的目的是提供一种提升X-53材料。

6、渗碳效果的工艺方法， 获得所需的渗层深 度、 金相组织、 晶间氧化及表面硬度工艺方法， 提高材料表面活性， 增强碳的活性。 0004 本发明提供一种提升X-53材料渗碳效果的工艺方法， 包括： 0005 对X-53零件进行预氧化； 0006 对氧化的零件进行渗碳； 0007 对渗碳的零件进行淬火、 冰冷处理和二次低温回火。 0008 进一步的， 预氧化的设备为箱式炉， 预氧化的加热温度450， 预氧化的保温 45min， 空冷。 0009 进一步的， 渗碳的选用设备为可控气氛渗碳炉， 渗碳的保温温度为920； 渗碳 的碳势为0.35， 相应的保温时间为35min； 0010 渗碳的碳势为1.1。

7、， 相应的保温时间为3h； 渗碳的碳势为1.0， 相应的保温时间 为1.5h。 0011 进一步的， 对氧化的零件进行渗碳之后， 所述方法还包括： 0012 渗碳结束后零件转至左室， 左室保温温度为820， 碳势为0.95， 保温时间为 35min， 保护气氛冷却。 0013 进一步的， 预氧化时不通保护气。 0014 进一步的， 淬火的设备为保护气氛炉， 淬火的保温温度为915， 保温时间为 75min， 油温55。 0015 进一步的， 冰冷处理的设备为冷冻机， 冰冷处理的保温温度为-75； 冰冷处理的 保温时间为4.5h， 冷却介质为空气。 0016 进一步的， 两次回火的设备为空气循环。

8、炉， 保温温度为250。 保温时间为2.5h， 冷 却介质为空气。 0017 有益效果： 采用该方法可以实现X-53材料渗层(1.01.15)mm的精确控制， 表面的 硬度值能够达到HV698(HRC60)以上， 同时该方法具有较高的合格率， 具有较高的工艺稳定 性。 说明书 1/4 页 3 CN 111364001 A 3 附图说明 0018 图1为不同方案的显微硬度曲线。 0019 图2为无预氧化金相图片。 0020 图3为有预氧化金相图片。 0021 图4为预氧化晶间氧化图片。 0022 图5为轮齿硬度检测位置示意图。 0023 具体实现方式 0024 本发明的技术解决方案为， 所述的方。

9、法包括以下步骤： 0025 1、 预氧化： 设备为箱式炉(不通保护气氛)， 加热温度450， 保温45min， 空冷； 0026 2、 渗碳： 选用设备为可控气氛渗碳炉， 保温温度为920； 0027 碳势为(0.35)保温(35)min； 0028 (1.1) 保温3h； 0029 (1.0)C 保温1.5h； 0030 渗碳结束后零件转至左室， 左室保温温度为(820)， 碳势(0.95)， 保温(35) min,保护气氛冷却。 0031 3、 淬火： 设备为保护气氛炉， 保温温度为(915)， 保温时间为(75)min， 油温55。 0032 4、 冰冷处理： 设备为冷冻机， 保温温度为。

10、(-75)。 保温时间为(4.5)h， 冷却介质为 空气。 0033 5、 低温回火： 设备为空气循环炉， 保温温度为(250)。 保温时间为(2.5)h， 冷却介 质为空气。 0034 6、 二次低温回火： 设备为空气循环炉， 保温温度为(250)。 保温时间为(2.5)h， 冷 却介质为空气。 0035 实施例1 0036 X-53作为某机型项目行星齿轮的渗碳热处理的一种典型材料， 通过对该材料的渗 碳前进行预氧化热处理， 保证了设计要求。 0037 1、 试验方案 0038 试验方案一 0039 1)渗碳： 选用设备为可控气氛渗碳炉， 保温温度为(920)； 0040 碳势为(0.35)。

11、保温(35)min； 0041 (1.1) 保温3h； 0042 (1.0)C 保温1.5h； 0043 渗碳结束后零件转至左室， 左室保温温度为(820)， 碳势(0.95)， 保温(35) min,保护气氛冷却。 0044 2)淬火： 设备为保护气氛炉， 保温温度为(915)， 保温时间为(75)min， 油温55。 0045 3)冰冷处理： 设备为冷冻机， 保温温度为(-75)。 保温时间为(4.5)h， 冷却介质为 空气。 0046 4)低温回火： 设备为空气循环炉， 保温温度为(250)。 保温时间为(2.5)h， 冷却介 质为空气。 0047 5)二次低温回火： 设备为空气循环炉，。

12、 保温温度为(250)。 保温时间为(2.5)h， 冷 说明书 2/4 页 4 CN 111364001 A 4 却介质为空气。 0048 方案二 0049 1)预氧化： 设备为箱式炉(不通保护气氛)， 加热温度(450)， 保温(45)min， 空冷； 0050 2)渗碳： 选用设备为可控气氛渗碳炉， 保温温度为(920)； 0051 碳势为(0.35)保温(35)min； 0052 (1.1) 保温3h； 0053 (1.0)C 保温1.5h； 0054 渗碳结束后零件转至左室， 左室保温温度为(820)， 碳势(0.95)， 保温(35) min,保护气氛冷却。 0055 3)淬火： 设。

13、备为保护气氛炉， 保温温度为(915)， 保温时间为(75)min， 油温55。 0056 4)冰冷处理： 设备为冷冻机， 保温温度为(-75)。 保温时间为(4.5)h， 冷却介质为 空气。 0057 5)低温回火： 设备为空气循环炉， 保温温度为(250)。 保温时间为(2.5)h， 冷却介 质为空气。 0058 6)二次低温回火： 设备为空气循环炉， 保温温度为(250)。 保温时间为(2.5)h， 冷 却介质为空气。 0059 2、 显微硬度测试结果 0060 方案一为无预氧化处理的渗碳工艺路线， 方案二为预氧化处理的渗碳工艺路线， 表面渗层硬度(HRC60)及有效渗层深度如图1所示。。

14、 0061 3、 金相组织、 表面硬度与剥层碳浓度测试结果如图2-4所示。 0062 4、 表面硬度测试结果 0063 如图5所示， 对齿轮不同位置进行表面硬度检查， 分别在下中的、 、 、 位置 进行表面硬度的检查。 0064 5、 结论 0065 同时对方案一、 二中的金相组织、 晶间氧化以及剥层棒碳浓度进行检查， 其中碳浓 度的检查方法为在距离表面每0.05mm取金属沫， 直至0.2mm处共四层， 使用C-S分析仪进行 碳含量的检查， 实际结果及要求值见表。 0066 表1金相组织、 表面硬度与剥层碳浓度检查结果 说明书 3/4 页 5 CN 111364001 A 5 0067 006。

15、8 在不改变其他条件仅增加预氧化的情况下， X-53材料的渗碳层显微硬度曲线上可 以明显看出渗层深度较方案一深0.09mm， 同时表面的硬度值能够达到HV698(HRC60)以上， 而方案一中的表面硬度满足要求。 同时从剥层试样的碳浓度也能明显看出， 有预氧化的情 况下渗层区表面的碳含量在0.65以上， 而未经过预氧化的工艺参数碳浓度不足。 0069 通过预氧化工艺方案， 实现了X-53材料1.01.15mm渗层， 表面硬度HRC60及晶 间氧化0.012mm预氧化， 剥层浓度(0.651.0)C的要求。 说明书 4/4 页 6 CN 111364001 A 6 图1 图2 图3 说明书附图 1/2 页 7 CN 111364001 A 7 图4 图5 说明书附图 2/2 页 8 CN 111364001 A 8 。