[发明专利]一种9310钢碳氮共渗方法

说明书

本发明属于新型齿轮钢的化学热处理技术，具体涉及一种9310钢碳氮共渗方法。本发明9310钢碳氮共渗方法，其中，零件为9310钢，先将零件进行调质处理，然后放在可控气氛氮化炉进行碳氮共渗，其中，碳氮共渗分成两阶段，第一阶段，碳势为0.30％～0.40％，碳氮共渗时间为30～40min，第二阶段碳势为0.95％～1.05％，碳氮共渗时间为0.5～3h，同时，两个阶段的共渗温度为840±10℃，氨气流量为0.3～0.6m³/h，之后进行冷却和回火处理。本发明方法可以有效控制9310钢的浅渗层深度，使得9310钢的韧性以及表面硬度均可满足设计要求，同时该方法工艺简单，操作方便，易于实施。

技术领域

本发明属于新型齿轮钢的化学热处理技术，具体涉及一种9310钢碳氮共渗方法。

背景技术

9310钢是近年来中新开发的第二代航空齿轮钢，该钢具有渗碳温度高，渗碳层淬硬性好，淬火后表面硬度高等优点,对其进行渗碳热处理可使该钢获得硬度高、耐磨性好的表面，同时又保持芯部具有较高的韧性，从而提高齿轮的承载能力和齿面的抗擦伤与咬接性能，因此在国内直升机传动系统得到了广泛的应用。

然而该材料浅层渗碳(0.1～0.5mm)工艺性较差，渗碳深度控制难度大，渗碳过程中，如有10°左右的温度差异以及3—5分钟保温时间差异，均可能使得零件渗碳深度过深或过浅，从而使得零件缺乏韧性或表面硬度不够，无法满足零件设计要求，而在渗碳炉中，温度和时间控制难度较大，使得浅层渗碳深度控制困难，因此急需进行浅层化学热处理工艺方法的研究。

发明内容

本发明的目的是：提供一种工艺性好、可有效控制渗层深度的9310钢碳氮共渗方法，解决9310钢浅渗层零件表面硬度及渗层深度不稳定的问题。

本发明的技术方案是：

一种9310钢碳氮共渗方法，所述零件为9310钢，先将零件进行调质处理，然后放在可控气氛氮化炉进行碳氮共渗，其中，碳氮共渗分成两阶段，第一阶段，碳势为0.30％～0.40％，碳氮共渗时间为30～40min，第二阶段碳势为0.95％～1.05％，碳氮共渗时间为0.5～3h，同时，两个阶段的共渗温度为840±10℃，氨气流量为0.3～0.6m³/h，之后进行冷却和回火处理。

所述调质处理包括淬火和高温回火，其中，淬火温度为807±10℃，保温2～2.5h，再进行油冷；高温回火500±10℃，保温2～2.5h，空冷。

碳氮共渗后，冷却处理前，对零件进行840±10℃的淬火处理。

冷却处理过程：先冰冷，温度为≤-80℃，保温4～4.5h，空冷至室温，降低零件表面的残余奥氏体组织。

回火处理温度为150±10℃，保温4～4.5h，空冷至室温。

本发明的技术效果是：本发明的碳氮共渗方法利用可控气氛碳氮共渗方法，掌握了9310钢精确控制浅层化学热处理渗层深度及表面硬度的技术，可以有效控制9310钢的渗层深度，使得9310钢的韧性以及表面硬度均可满足设计要求，同时该方法工艺简单，操作方便，易于实施。

具体实施方式

下面结合实施案例对本发明做进一步说明：

本发明9310钢碳氮共渗方法具体过程如下：

(1)零件碳氮共渗热处理前，进行调质处理(淬火+高温回火)。淬火温度为(807±10)℃，保温(2～2.5)h，油冷。高温回火(500±10)℃，保温(2～2.5)h，空冷；该调质处理工艺针对9310钢特性，并使得零件组织均匀，并充分释放应力，减少因应力造成的变形，同时降低硬度，便于机械加工。