[发明专利]一种减少1Cr13钢制零件氮化起泡的工艺方法

说明书

技术领域

本发明属于热处理领域，具体为一种减少1Cr13钢制零件氮化起泡的工艺方法。

背景技术

发动机膜盒盖与壳体盖零件配合，在发动机中主要用于放气，零件图见图1。为了增加耐磨性，在长杆的内孔进行渗氮处理，该内孔为盲孔，设计图要求渗氮层深度0.10mm～0.23mm，表面硬度HR15N≥88，工艺保证渗氮层深度0.12mm～0.23mm，磨加工余量0mm～0.015mm。

因发动机膜盒盖内孔尺寸小，为φ7mm，且采用内孔定位，所以氮化前已将内孔加工到尺寸，氮化后仅研磨去除0.005mm余量，所以根据该零件特点选择气体渗氮工艺方法。膜盒盖材料为1Cr13马氏体-铁素体型不锈钢，该材料在航空工业中应用广泛，与一般结构钢相同，都是通过淬火+回火达到强化的。由于该钢调质处理后的马氏体能完全分解成回火索氏体组织，因此可以获得比较好的强度和韧性配合。该材料经氮化处理后还能形成稳定性高，弥散度大的氮化物，显著提高了工作表面硬度、耐磨性、疲劳强度和热稳定性，所以常被用作氮化零件。但是渗氮处理后零件渗氮表面存在起泡现象，有这种缺陷的零件经磨加工后起泡处破裂，造成内孔表面存在剥落掉块情况，形成严重的麻点，此现象一直存在，不可避免，导致大量的零件报废，所以避免1Cr13材料制马氏体不锈钢膜盒盖内孔渗氮起泡成为一项技术难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种减少1Cr13钢制零件氮化起泡的工艺方法，可以有效地减轻该不锈钢制零件氮化起泡现象。

本发明的技术方案是：

一种减少1Cr13钢制零件氮化起泡的工艺方法，预备热处理工序工艺步骤为：首先对来件进行检查有无裂纹、多余物，检查盒格后将毛坯零件均匀地平铺在淬火夹具表面；待加热炉升温至910℃～950℃后，将装有零件的夹具放入炉内，加热炉温度回升至910℃～950℃时，保温90min～120min出炉浸入油槽冷却，待降到室温后出油槽，放入清洗机中洗净零件表面油污；接下来将零件装入加热炉中回火，在580～620℃，保温120min～150min，水冷，冷至室温；最后对零件表面进行吹砂，清除表面氧化皮。

所述的减少1Cr13钢制零件氮化起泡的工艺方法，回火后切取金相试样检查晶粒度及组织，基体组织为回火索氏体，晶粒度为8～9级，基体硬度为25.0～28.2HRC。

所述的减少1Cr13钢制零件氮化起泡的工艺方法，采用气体氮化法渗氮后，渗氮后检查零件表面无明显起泡现象，渗氮层硬度大于90HR15N，渗氮层深度0.225mm～0.25mm。

本发明的优点及有益效果是：

1、本发明通过开展调质热处理工艺、渗氮热处理工艺、表面粗糙度等因素对1Cr13棒材制零件的晶粒度、渗氮组织、性能等影响的试验研究。通过工艺试验，最终找出1Cr13马氏体-铁素体不锈钢膜盒盖氮化起泡的原因。

2、本发明工艺简单，易于操作，通过改变预备热处理制度，即1Cr13不锈钢制膜盒盖在预备热处理工序中采用低温淬火技术，可大大减少渗氮起泡现象，在研磨后麻坑也随之消失，提高了零件制造合格率。

3、本发明采用特定的预备热处理工艺参数(包括淬火温度、冷却方式、回火温度、热处理次数、晶粒度控制等级)，能够显著地减少1Cr13不锈钢渗氮起泡现象，特别适用于长期工作在高磨损环境下的马氏体不锈钢氮化类零件。该方法可应用于航空发动机膜盒盖等零件的生产，实现工程化应用，也可推广到1Cr13不锈钢材料制零件渗氮前处理，具有广泛的应用价值。

附图说明

图1(a)-图1(b)为发动机膜盒盖不合格零件的外貌图。其中，图1(a)为自上而下拍摄；图1(b)为自下而上拍摄。

图2为实施例1～3渗氮后的试样心部金相组织图。其中，(a)为实施例1；(b)为实施例2；(c)为实施例3。

图3为实施例1～3渗氮后的试样渗层截面形貌图。其中，(a)为实施例1；(b)为实施例2；(c)为实施例3。

图4为实施例1～3渗氮后的试样表面形貌图。其中，(a)为实施例1；(b)为实施例2；(c)为实施例3。

具体实施方式

在具体实施过程中，发动机膜盒盖为增加耐磨性，在内孔进行渗氮处理，该零件材料为1Cr13马氏体-铁素体型不锈钢，渗氮处理后零件渗氮表面存在起泡现象，磨加工后起泡处破裂，造成内孔渗氮层表面存在剥落掉块情况，并产生不同大小、深度的麻坑，此现象一直存在，不可避免。因该起泡现象与多种因素影响有关，经多组试验后，找到了可以减轻1Cr13马氏体不锈钢渗氮起泡现象的工艺方法。