HB Z 159-1990 航空用钢气体渗碳、碳氮共渗.工艺说明书.pdf

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1、中华人民共和国航空航天工业部航空工业标准HB/Z 159-90 航空用钢气体渗碳、碳氮共渗工艺说明书1990-09-18发布1990-12-01实施中华人民共和国航空航天工业部批准中华人民共和国航空航天工业部航空工业标准航空用钢气体渗碳、碳氮共渗工艺说明书1 主题内容与适用范围HB;Z 159-90 本标准规定了航空用钢气体渗碳、碳氮共渗和渗后热处理工艺以及材料、设备、质量控制与检验、补救等方面的要求。本标准适用于航空产品，是指导航空工厂制订航空用钢制件的气体掺碳、碳氮共渗和掺后热处理工艺的主要技术依据。其它产品也可参照执行。2 引用标准GB3077 合金结构钢技术条件GB7232 金属热处理

2、工艺术语GB8121 热处理用工艺材料名词术语YB674 航空用结掏钢钢棒技术条件YB675 航空用不锈及耐热钢钢棒技术条件HBjZ136 航空结构钢热处理说明书HB5013 热处理零件检验类别H85022 钢的渗碳、氮化金相组织标准HB5023 钢的渗碳、碳氮共渗及氧化深度测定方法HB5172 金属洛氏硬度试验方法HB5173 金属维氏硬度试验方法HB5168 金属布氏硬度试验方法HB5354 航空制件热处理质量控制标准OB2282 苯(焦化苯)YB289 苯焦化苯GB680 二甲苯GB6&4 甲苯HG2-320 丙酣GH338 甲醇HG2-340 乙酸乙醋OB394 乙醇航空航天工业部19

3、90-09-18发布1990-12-01实施HB/Z159- 90 GB253 灯用煤油G8536 液体氨GB488 喷气燃料G81778 喷气燃料3 材料3. 1 航空制件渗碳、破氯共渗常用钢号常用钢号及技术标准见表1，未列入夜中的其它钢号可参照本标准执行e表I制件常用钢号及技术标准类另1I优质碳素铜优质合金结构钢不锈钢、耐热钢钢的脚号lOA 15A 20A 15CrA) 20CrA) 12CrNi3A 16Cr2MnTiA 30CrNi3A 12Cr2Ni4A 18Cr2Ni4 WA 37CrN43A 20Cr如tnTiA1 Cr13 2Cr13 i:L 1)此牌号已采用GB:W7i标准的

4、仍吁采用。3.2 工艺材料3.2. 1 渗弃IJ技术标准YB674 GB3077 YBf75 渗剂成份要稳定，纯度及其杂质含量应不影响渗层质量。渗碳、碳氮共渗常用渗剂及技术标准见表2。2 HB;Z159-90 表2气体渗碳、碳氮共渗常用渗剂及技术标准渗剂名称技术标准苯(焦化苯)GB2283 YB289 ;二甲苯GB680 甲苯GB684 丙酣HG2一3201级乙酸乙脂HG2-340 1缀甲醇OB338 1级乙醇OB394 甲酌胶化学纯兰乙醇胶化学纯灯用煤油GB253 1号G8.488 RP-l 喷气燃料GB1788 RP-2 液体氨GB536 l级i主z渗剂可以是一种或两种温合使用。3.2.2

5、 其它工艺材料渗破、碳氮共渗和渗后热处理过程中使用的其它工艺材料技术要求庄符合HB535-1中第3. 2条的规定。4 设备4. 1 加热设备4. 1. 1 渗碳、碳氮共掺和渗后热处理的加热炉的炉温均匀性以及渗碳、碳氮井渗炉的惨层深度均匀怯应符合HB5354的有关规定。渗碳、碳氮共惨和渗后?丰火用加热炉，应边用不低于HB5354第2.1. 1条规定的III类设备心国火加热炉口J选用11类或III类设备。4.1.2 加热炉应配备温度自动调节，记录和报警装置，并应符合HB5354的有关规定。4. 1. 3 t参股、碳氮共惨炉在生产过程中应有良好的密封性，保址妒内正压，炉内气氛循环通畅。3 HB/Z1

6、S9-90 4. .4 渗碳炉内气氛应能通过调节渗剂实施碳势控制于动或自动)。4. .5 渗后朋热设备应尽量选用对制件不产生增碳、脱碳或其它不良影响的设备。4. 2 冷却和冷处理设备4. 2. 1 渗碳、碳氮共渗冷却设备应能(或采取措施)防止氧化脱碳。4.2. 2 悴火冷却槽应符合HB5354的有关规定，4.2.3 冷处理应有专用设备，并配有测温装置。4. 3 清洗、清理设备4. 3. 1 清洗应有专用清洗设备或洗襟槽，若采用氯溶剂等清洗时，应在通风良好的操作间内进行。4.3.2 清理制件时可采用吹砂机、喷丸机等设备，并应根据制件表面状态要求，选用合适的砂、丸粒度，砂或丸中不得混有对制件产生有

7、害影响的成份。4.4 工莓夹具4. 4. 1 装载制件加热的工装应能保证制件放置平稳，变形小以及进出炉方便。加热工装不应捎有对制件产生有害影响的物质。并应不妨碍炉内气氛通畅。4.4.2 制件变形要求严时，可设计专用夹具或模具，这类工装必须检验合格方可使用。5 潘碳、碳氨共海工艺5. , 渗碳、碳氨共潘前制件状态5. 1. 1 一般制件渗前热处理状态为正火或正火加固;k，重要制件或变形要求严的制件可为调质状态。5. ,. 2 制件表面应无裂纹、划伤、毛刺、尖角等，也不允许有锈蚀、腐蚀等缺陷，被渗表面应无晚碳。表面粗糙度一般为Ra3.2. 1. 60 5. ,. 3 为减少变形，制件渗前可进行消除

8、应力处理。一般采用5006800C保持1.5约，随后常冷。5. -!. 4 局部渗碳、碳氮共渗的制作，对非渗表面应采取防渗措施。一般采用镀铜(镀铜层厚iR布:5.70rn)或予留余量加工等方法(予留的余量应确保渗层去除干净。5.2 海碳工艺5.2. l 惨碳温度推荐渗碳温度为880930QC，对渗层深度烧的制件，可选用温度下限z渗层深度深的可选捧温度上限。也可根据制件特殊要求选用其它温度和工艺。5.2.2 渗碳保温时间每妒应装入与制件钢号相同的工作制件(一般为cplmmX35mm.中间开槽)或制件试样，根据抽检工悻试件或试样的掺碳深度来确定渗碳保持时间。一般情况下制件惨层深度小于O.5mm时，

9、以每小时渗入0.15-O. 25mm估算，0.5-. 1.5mrn时，以每小时渗入O.10O. 20mm估算F大于1.5mm时，以每小时O.05O. 12mm深度估算。4 HB/Z159-&o 5.2.3 碳势控制可采用控制渗剂滴入，量或者采用露点法、红外线测试法、氧势法或电阻法等控制炉内碳势.生产中也可采用炉前定碳法，即采用厚O.lmm(尺寸可为20mmX50mm)低破薄钢片(10或15钢)或纯铁片，吊入渗碳炉内保持2025min出炉快冷，在快速定碳仪上分析薄片碳含量。在渗碳过程中每隔20-25min进行一次薄片定碳，根据定碳结果调整惨剂供给量，以控制炉内碳势。5.2.4 渗碳表面碳含量制件

10、渗碳君是固有碳含量要求时，一般为0.75-0.90%(系指O.lm加厚的渗碳表层碳含量的平均值。5.2.5 渗碳工艺方法对质量要求高的制件，可采取主要以氯气为载气的氨基气氛穆碳。5.2.6 渗后冷却渗碳后一幢采取空冷或在保护箱内缓玲。当制件尺寸精度或表面状态要求高时，应采取保护气氛下冷却。根据制件要求也可采取子冷至津火温度下直接洋火。5. 3 渗碳操作5. 3. 1 进妒前制件和检验试件应用汽油、煤油、三氯乙烯或水齐:Jr青眈剂等清洗干净，平稳地装载在夹具上并应确保气流通畅，特别注意不得碰伤制件的防渗层。5.3.2 一般情况下，待加热炉到达渗碳温度后将制件装入伊内，放置在加热炉的有效加热区内，

11、封闭炉盖或炉门。升温的同时滴入渗剂，尽快赶净炉内空气，迅速达到渗碳气筑。对质量要求高的制件可按5.2.5条处理或者在低温F用氯气赶净?空气.在650飞时淌入甲醇进行换气，换气后炉温接近渗碳温度时捕入渗碳剂，调整好滴量达到碳势要求。对变形要求严的制件，可以采用分段升温。5.3. :3 在手动控制碳势的渗碳过程中，渗剂供给量成每20-:Ornin险费一次。5.3.4 渗碳后出炉时应平稳不得碰撞制件e5. 4 碳氮共渗工艺5. 4. 1 碳氮共渗温度推荐共渗温度为8208700C。5.4.2 共渗时间以工作试件渗层深度确定出炉时间。般以每小时O.lm;、17五有的惨述佑算。5. 4. 3 共渗后冷却

12、共渗保持足够时间后，一般制件采用直接降火，也可采用简J令后阜新JQ热痒火。5. 4.4 碳氮共渗操作参照5.3条的渗碳操作。当炉温达到共掺温度时入伊，并尽快封闭炉盖或伊门立即通人掺剂赶净炉内空气，当温度回复到共渗温度后，调罄好惨剂进行其1雪也s i鲁碳、碳氯共海后的热处理5 HBjZ159-90 6. 1 高温固火6. 1. 1 高温回火及其工艺参数应根据制件钢号，惨碳和碳氨共渗后制件的机械加工，以及最终祥火和回火后制件的显徽组织与硬度等要求确足。6. .2 高温回火时应注意防止制件氧化脱碳。8.2 淳火6.2. 1 一般制件渗后选用一次萍火，也可采用二次(双重川丰火，推荐烨火工艺参数现表30

13、表3推荐的渗碳、碳氮共渗后i卒火工艺1 I 10 一次瞅|时质|二次(双重)浑火冷却介质温度。c温度。C770-790 I碱液或油f 770-790 I 序号|材料牌号2 I 15 3 I 20 7 12Cr2Ni4A 8 18Cr2Ni4WA 9 16Cr2MnTiA 10 18CrMnTiA 11 20CrMnTiA 12 30CrNi3A 13 37CrNi3A 14 lCr13 15 2Cr13 第一次840-880I 840-880 I 油I ，. I碱掖或油第二次790-80I 一卜一-一一; 第-一次840880I 归川80I 油! 第二次旧810碱准或油一-寸一-一一一一一-r

14、-一-780820 I!第-次850870li油20850 I ! 第二次79082oI 。820;抽| 第一次840860!抽82。840!咄i 第二次7808201 HIl 一一一一一一-一一-840870 I捕或空气|-一-; 780 ,., 820 I油14 15CrA 5 20CrA 6 12CrNi3A 780840 ;1K J - a i 一一;由!780840 830850 j由t810850 油一油一油950980 950980 6.2.2 洋火加热时应防止制件氧化脱碳。盐i店炉内加热时，应在脱氧、清渣后进行，不允许制仲带铜层入炉加热。6 HBjz159-90 电炉加热时可采

15、取烘干的干净木炭、旧固体渗碳荆或干净灰铸铁屑复盖，或者全部镀铜防护。也可采取保护气氛中或真空中加热。6.2.3 洋火加热保温时间接HB/Z136规定计算.6.2.4 洋火冷却一般采取油冷，根据制件钢号和形状、尺寸也可用水冷，但洋火的制件必须进行磁粉探伤。为了减少制件变形或降低制件心部硬度可采用分级洋火，即加热终了津入160-2800C碱液或硝盐洛中，分级1卒火温度根据制件钢号及硬度要求选择，在槽中冷却时间为3-8min，然后空冷。对lBCr2Ni4WA钢制件推荐采用复合等温桦火，即洋火加热终了，津人200-2500C的硝盐浴中保持3-8min后迅速转入500-550VC的硝盐槽或电炉中保持一定

16、时间(根据制件尺寸)，然后油或空玲。对变形、尺寸精度要求高的制件可进行模压碎火。6. 3 冷处理对制件要求控制费余奥氏体量或渗层表面程度要求HRC注60时，可乘取低于或等于-600C下保持1-缸，取出在室温下让制件温度回升接近室温时再回火.津火至冷处理间隔时间应尽量缩短，一般不超过泊。6. 4 固火回火工艺一般为150170OC下保持24h空冷。根据图样要求的硬度及制件的特殊工艺要求，回火温度可进行调整。洋火后至回火问隔时间不得超过4h(不包括冷处理时间)。6. 5 消除应力处理制件变形超出工艺要求允许进行校正，较正应确保制件不产生裂纹。校正后应进行消除应力处理及磁粉检验。渗后校正、消除应力处

17、理可采用400-6500C温度保持2，._，5h后空玲。洋火回火后校正消除应力处理采用略低于原因火温度保持2抽空冷。为消除最终精加工的应力，可采用120-1500C保持2，_，lOh空冷。6. 6 热处理后清理制件热处理终了可采用吹砂、清洗等方法清除表面盐渣、油市、氧化物等脏物。有镀层的制件般应除去镀层。6. 7 热处理后的加工渗层表面可进行精加工，允许去除量一般不得超过渗层深度的1020%，加工后制件留有的渗层深度及表面硬度应满足图样要求。7 补救7. 1 渗层深度当渗层深度低于要求时，允许按原工艺补渗.补渗时间根据渗层低于要求值的程度选定，补渗时应确保其它技术要求合格。7.2 金租组织7.

18、2. 1 渗层组织7 Ho/z159-90 渗层碳化物形状出现棱角状或连续网状时可进行正火处理，即加热温度选用低于渗碳温度保持足够时间后空玲。对离合金钢制件允许选用略超过渗碳温度高祖直火，常用温度为9309500C。采用高温正火不得影响其它技术指标.高温正火后必须回火。正火或正火回火后应重新摔火和回火。残余奥氏体量过多，可采用冷处理，也可采取渗碳后高温回火以及降低洋火温度等措施b7.2.2 心部组织心都组织铁素体量过多，允许采用提高悴火温度(应考虑渗层残余奥氏体量或果用加快冷却速度等方法补救。7.3 渗层表面浓度渗层表面浓度偏低，允许在低于渗碳或碳氮共渗温度下进行补浓度，对于渗碳制件一般采用8

19、60-8800C补改度p7. 4 表面硬度因渗层表面浓度偏低引起的表面硬度低时，可按7.条补浓度。因硫余奥氏体量过多引起表面硬度低时按7.2.1条减少残余奥氏体量。7. 5 心部硬度心部硬度过低可按7.2.2条处理田心部硬度过高可降低?卒火温度，也可采用分级或复合等温洋火。7. S 补戴次数渗层深度不合格补救和采用高温正火补救时般允许一次。洋火反修次数不得超过两次(双重摔火工艺作一次计算。回火、正火远修次数不作限制。8 质量控制与检验8. 1 制件钢号及工艺材料必须符合相应标准要求。8. 2 设备和工艺应符合本标准有关章条规定。8. 3 根据制件圆梓规定的检验类别和HB5013的规定对制件的金相组织、渗层深度及硬度检验分别按HB5022、HR5023、HB5172、HB5173、HB5168进行。有碳浓度要求的制件，应在同妒渗碳的并与制件同钢号的专用试样上选行剥层碳浓度测定。制件尺寸.变形应满足有关技术资料要求。制件表面不得有腐蚀、锈蚀、伤痕、裂纹及剥落等缺陷。9 安全技术i制f牛渗碳、碳氮其渗和渗后热处理时.必须遵守有关技安条例。8 HB/Z159-90 附加说明:本标准由航空航天工业部材料、热工艺标准化技术归口单位提出并归口。本标准由航空工业部南方动力机械公司、第六二一所负责起草.本标准主要起草人:苏怡兴、主广生、吴力钧、王素英。9