[发明专利]一种改善1Cr16Co5Ni2Mo1WVNbN不锈钢渗氮层缺陷组织的方法

说明书

本发明属于热处理技术领域，具体涉及一种改善1Cr16Co5Ni2Mo1WVNbN不锈钢渗氮层缺陷组织的方法，所述方法为分析不锈钢渗氮层缺陷组织的相结构，确定黑色条纹缺陷组织具体相结构并分析成分，确定能够消除黑色条纹缺陷组织的具体工艺参数，并进行真空热处理，采用本发明的真空热处理工艺参数对产生黑色条纹的渗氮零件进行热处理后，黑色条纹缺陷组织改善明显，渗层表面脆性降低，提高可加工性。

技术领域

本发明属于热处理技术领域，具体涉及一种改善1Cr16Co5Ni2Mo1WVNbN不锈钢渗氮层缺陷组织的方法。

背景技术

1Cr16Co5Ni2Mo1WVNbN合金是一种马氏体热强不锈钢，相当于俄罗斯研制的ЭП866（15Х16К5Н2МВФАБ）合金。由于多元复合强化作用的结果，该合金具有较高的综合强度、抗氧化性能和耐腐蚀性，最高使用温度为650℃，常采用渗氮进行表面强化用于轴、球体等零件在发动机上广泛应用。该材料零件在渗氮生产时，在氮化试样和产品解剖件的金相检查中，在渗层表面、渗层中及过渡区经常出现黑色条纹组织，出现该组织的试样脆性显著提高且经磨加工表面出现了剥落现象。因此，当1Cr16Co5Ni2Mo1WVNbN合金零件出现缺陷组织时，如何保证渗层质量成为一个技术难题。

发明内容

本发明提供一种改善1Cr16Co5Ni2Mo1WVNbN不锈钢渗氮层缺陷组织的方法，通过控制热处理工艺参数，实现黑色条纹缺陷组织的改善，从而达到渗氮零件后续加工及使用要求。

本发明的技术方案是：

一种改善1Cr16Co5Ni2Mo1WVNbN不锈钢渗氮层缺陷组织的方法，所针对的1Cr16Co5Ni2Mo1WVNbN合金的化学成分和重量百分比为：C 0.13～0.18%、Cr 15.0～16.5%、Ni 1.7～2.1%、W 0.65～1.00%、V 0.18～0.30%、Mo 1.35～1.65%、N 0.03～0.08%、Nb 0.20～0.35%、Co 4.5～5.5%、Si≤0.6%、Mn≤0.6%、S≤0.02%、P≤0.03%，其余为Fe。改善方法为分析不锈钢渗氮层缺陷组织的相结构，确定黑色条纹缺陷组织具体相结构并分析成分，确定能够消除黑色条纹缺陷组织的具体工艺参数，并进行真空热处理，具体步骤为：

步骤1）、分析不锈钢渗氮层缺陷组织的相结构，在共析温度以下，不锈钢氮化后的组织从表层到心部依次为：ε→ε+γ′→γ′→γ′+α→α_N→基体，γ′+α相显黑色，确定黑色条纹缺陷组织为γ′+α相；

步骤2）、对黑色条纹缺陷组织进行能谱成分分析，黑色条纹处Cr含量增加而Fe含量减少，1Cr16Co5Ni2Mo1WVNbN不锈钢Cr含量较高，在调质过程中，大部分Cr溶入α-Fe中，形成铁铬合金固溶体，当N渗入固溶体中，超过饱和极限，生成（Cr，Fe）₄N，当Cr含量越多，黑色条纹越黑，因此确认该黑色条纹缺陷组织为氮化物相；

步骤3）、对Cr16Co5Ni2Mo1WVNbN合金进行真空热处理，加热温度设置为650～680℃，保温时间设置为2h；加热前将真空室压强抽至0.13以下，加热保温过程中真空室内压强小于100Pa；保温结束后，充入1Bar氩气，启动风机进行冷却。

上述的一种改善1Cr16Co5Ni2Mo1WVNbN不锈钢渗氮层缺陷组织的方法，其优选方案为，所述真空热处理加热温度优选为650℃。

本发明的优点及有益效果：

本发明工艺简单，易于操作，采用真空热处理可有效解决由氮化层缺陷组织造成的渗层质量差现象，更好的满足了零件表面耐磨性的要求；

采用本发明的真空热处理工艺参数对产生黑色条纹的渗氮零件进行热处理后，黑色条纹缺陷组织改善明显，渗层表面脆性降低，提高可加工性，避免零件的批量报废。

附图说明

图1为1Cr16Co5Ni2Mo1WVNbN合金渗氮层经真空热处理前后的组织对比图；