HB Z 159-2001 航空用钢渗碳、碳氮共渗工艺.pdf

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1、中华人民共和国航空行业楠佳HB/Z 159一2001航空用钢渗碳、碳氮共渗工艺2001一11-15发布2002-02一01实施国防科学技术工业委员会发布HB/Z 159-2001 前本标准为HBIZ159-90的修订版。本标准在T由IZ159 -90的基础上增加了18CrNi4A、14CrMnSiNi2MoA、16Ni3CrMoA、1Crl1 Ni2W2MoV和1Cr17Ni2五种材料牌号。本标准根据航空工厂实际生产情况，增加了团体渗碳法和氨基气氛渗碳法。本标准针对不同材料牌号，增加了渗后高温回火和缺陷补救时的正火工艺参数。并提出了制件渗层和心部硬度的典型数值以及渗层深度范围差值。本标准按GB

2、/T1.1一1993的规定进行编写。本标准从生效之日起，同时代替田IZ159-90。本标准由中国航空工业第一集团公司提出。本标准由航空材料热工艺标准化技术归口单位归口Q本标准由庆安集团有限公司和西安飞机工业(集团)有限公司负责起草。本标准主要起草人:樊世昆、闰文巧、李奇锋。本标准于1990年9月首次发布。中华人民共和国航空行业标准航空用钢渗碳、碳氨共渗工艺HBIZ 159-2001 代替HBIZ159斗。1 范围本标准规定了航空用钢渗碳、碳氮共渗和渗后热处理的材料、设备、工艺方法、质量控制和检验、缺陷及补救等有关要求。本标准适用于航空用钢制件的渗碳、碳氮共渗和渗后热处理，其它产品也可参照执行。

3、2 引用标准下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。在标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。GB253一1989煤油GB 338 -1992 工业甲醇GB/T 394.1 -1994 工业酒精GB438一19771号喷气燃料GB536一1988液体无水氨G四T686一1989丙酶GB 1788-1979 2号喷气燃料GBfT 2283 - 1993 焦化苯GBIT 2284 -1993焦化甲苯GI封T2285 -1993焦化二甲苯GB/T 3077 - 1999 合金结构钢GE到T3728-1991 工业乙酸

4、乙酶GJB 1951-94 航空用优质结构钢棒规范GJB 2294-95 航空用不锈钢及耐热钢棒规范HB 5013-96 热处理制件检验类别HB5168-% 金属布氏硬度试验方法HB 5172-96 金属洛氏硬度试验方法HB 5173-96 金属维氏硬度试验方法国防科学技术工业委员会2001-11-15发布2002-02-01实施HBIZ 159-2001 HB 5354-94 热处理工艺质量控制阻5413-88热处理用氮气HB 5492-91 航空钢制件渗碳、碳氮共渗金相组织检验标准由5493- 91 航空钢制件渗碳、碳氮共渗渗层深度测定方法E耐Z136 -2000航空结构钢热处理工艺JB/

5、T 9203 - 1999 固体渗碳剂3 材料3.1 航空制件渗碳、碳氮共渗常用材料牌号航空制件渗碳、碳氮共渗常用材料牌号见表1，未列入表1中的其它材料牌号可参照本标准的相关要求执行。3.2 工艺材料3.2.1 渗剂及载气渗剂成分应稳定，纯度及杂质含量应不影响渗层质量。渗碳、碳氮共渗常用渗剂、载气及技术标准见表20渗邦j可以单独使用，也可以联合使用。3.2.2其它工艺材料渗碳、碳氮共渗和渗后热处理过程中使用的其它工艺材料的技术要求应符合田535494中第5章及相关材料标准的要求。表1航空制件渗碳、碳氮共渗常用钢号及技术标准类别材料牌号技术标准优质碳素钢lOA 15A 20A GJB 1951

6、15C,A 20C,A 12C,Ni3A 12Cr2Ni4A 14Ci也如lSiNi2MoAGJB 1951 16Cr2缸ITA18Cr2Ni4WA 优质合金结构钢37CrNi3A 16Ni3Cr如loA专用技术标准18CrNi4A 20CrMnTi出30CrNi3A GB/T 3077 lCr13 2C13 不锈钢、耐热钢lCr17Ni2 GJB2294 lCrllNi2W2MoV 2 HBIZ 159-2001 表2渗碳、碳氮共渗常用渗剂和载气渗剂名称技术标准焦化苯GE到T2283焦化甲苯GB/T2284 焦化二甲苯GB/T 2285 工业甲醇GB338 I等品煤油GB253 1号丙酶GE

7、￥T686 l等品液体氨GB/T 536 1级乙酸乙nGB/T 3728 1级1号喷气燃料GB438 2号喷气燃料GB 1788 工业酒精GB/T 394.1 氮气HB 5413 甲Iiit胶专用技术标准工乙醇胶专用技术标准固体渗碳剂lB/T 9203 4 设备4.1 加热设备4. 1. 1 渗碳、碳氮共渗和渗后洋火、四火用加热炉，应选用不低于田5354规定的田类炉。渗碳、碳氮共渗和渗后热处理加热炉的炉温均匀性以及气体渗碳、碳氮共渗的渗层深度均匀性应符合HB5354的有关规定。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 气体渗碳、碳氮共

8、渗炉在生产过程中应具有良好的密封性，保证炉内正压，炉内气氛循环通畅，气氛均匀。固体渗碳箱应密封良好。4. 1. 4 气体渗碳炉内气氛应能通过调节渗剂实施碳势调节和控制。4. 1. 5 渗后加热应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 体火冷却槽应符合田5354有关规定。4.2.3 冷处理应有专用设备，并配有测(控)温装置。4.3 清洗、清理设备3 HBIZ 159-2001 4.3.1 清洗应有专用设备。4.3.2 清理制件可用喷砂机、喷丸机等设备，并应根据制件表面状态要求，选用合适的

9、砂、丸的粒度，砂或丸中不得混有对制件产生有害影响的成份。4.4 工装夹具4.4.1 装载制件加热的工装应能保证制件放置平稳、变形小以及迸出炉方便。加热工装不应f占有对制件产生有害影响的物质，并能保证炉内气氛通畅。4.4.2 制件变形要求严时，可设计和使用专用夹具或模具。5 渗碳、碳氯共渗工艺5.1 渗碳方法可采用滴注式气体渗碳法、氮基气氛渗碳法和团体渗碳法。5.2 渗碳、碳氮共渗前制件状态和准备5.2.1 一般制件渗前热处理状态为退火、正火或正火力日国火，重要制件或变形要求严的制件可为调质状态。5.2.2 为减少变形，制件在渗前可进行消除应力处理，一般采用500-680C保持1.5-2h后空怜

10、。5.2.3 制件表面应无裂纹、划伤、毛刺等，也不允许有锈蚀、腐蚀等缺陷，被渗表面应无脱碳现象，应尽量避免尖角。被渗表面的粗糙度一般为Ra3.2- 1. 60 5.2.4 局部渗碳、碳氮共渗的制件，对非渗表面应采取防渗措施。一般采用镀铜(镀铜层厚度为30-70m)或预留余量加工方法(预留的余量应确保渗层去除干净)，也可以采用有效的防渗涂料。对于内孔防渗，可使用防渗涂料或经过试验的其它有效堵孔方法。5.2.5 进炉前和j件和试样应用汽油、煤油、水JfiJ清洗剂等清洗干净并干燥，气体渗碳时平稳装载在夹具上并确保气流畅通，不应碰伤防渗层。5.3 渗碳工艺5.3.1 渗碳温度碳素结构钢和含金结构钢推荐

11、渗碳温度为880-930C，不锈钢推荐渗碳温度为950-1000C。对于渗层要求浅的制件，可选用温度下限，渗层要求深的制件可选用温度上限。也可根据制件的特殊要求选用其它温度，如在800-900C范围内的某一温度渗碳一段时间后再升温至正常的渗碳温度进行渗碳。也可采用在正常的渗碳温度渗碳后，在低于渗碳温度的某个温度进行扩散渗碳等工艺方法。5.3.1 渗碳保温时间渗碳保温时间应根据制件渗层深度确定，可按表3进行估算。4 HBIZ 159-2001 表3渗层深度与渗入速度渗碳方法掺层深度，mrn渗入速度，lJ叫h1.5 0.05-0.12 固体渗碳法运1.0。151. 0 0.10 5.3.2渗碳表面

12、碳含量制件渗碳表面有碳含量要求时，般为0.75%-0. 9O%C(系指。.1mm厚的渗碳表团碳含量的平均值)。应通过试验确定炉内碳势与制件表面碳含量的关系以指导生产。5.3.3渗碳层深度范围在渗层深度较浅或氮基气氛渗碳时，渗碳层深度范围的最小差值一般为0.2mmo随着渗碳层深度的增加，允许逐渐增加渗层范围的差值，-般为0.3-0.5mmo5.3.4碳浓度和硬度梯度有碳浓度梯度和硬度梯度要求的制件，渗碳工艺应按专用技术文件进行。5.4 渗碳操作5.4.1 滴注式气体渗碳5.4. 1. 1 一般情况下，渗碳炉到达750t:以上漓入渗碳剂进行排气，到达渗碳温度充分换气后将制件装入炉子有效加热区内，封

13、闭炉盖，升温的同时滴人渗剂，尽快赶净炉内空气，迅速达到渗碳气氛。5.4. 1. 2 碳势控制推荐采用氧势法。其他方法还有红外线测试法、电阻法、露点法等。生产中也可采用炉前定碳法，&p采用厚O.lmm(尺寸可为20mmx50nn丑)低碳钢片(10或15号钢)或纯铁片，吊入渗碳炉内保持20-25min后快冷出炉，采用快速定碳仪法或称重法分析薄片碳含量.在渗碳过程中每隔20-25min进行一次，根据定碳结果调整渗弗j供给量来控制碳势。滴注法也可采用控制滴入量的方法来调整炉内碳势。5.4. 1. 3 在不锈钢渗碳时为了去除妨碍碳往金属中扩散的氧化物薄膜，般可采取加入一定量烘干的氯化锁和培烧过的石英砂混

14、合物或采用其它有效方法。5.4.1.4 每炉应装入与制件材料牌号相同的试样或制件，按照估算时间提前从取样孔中取出-块试样，快速检查渗层深度，以决定制件的出炉时间。5.4. 1. 5 渗碳后般采取空冷或在保护箱中冷却。当制件尺寸精度或表面状态要求商时，应采取保护气氛冷却。根据和I件要求也可采取预冷至猝火温度下直接洋火。5.4.2 氮基气氛渗碳5.4.2.1 氨基气氛渗碳一般采用甲醇和氮气作载气，甲醇与氮气的流量为一固定值，应根据不同炉型通过工艺试验确定，但必须保证炉内为正压。5 HB/Z 159-2001 7.5 心部硬度心部硬度低时可按本标准7.2.2处理。心部硬度高时可采用降低体火温度、分级

15、洋火、复合等温洋火等措施7.6 返修次数渗层深度不合格返修、正火返修和洋火返修(二次洋火工艺作二次计算)一般允许三次。正火返修时应注意防止品粒粗大回火返修次数不作限制。8 质量控制和检验8.1 制件材料牌号及工艺材料必须符合相应标准要求。8.2 设备及工艺应符合本标准有关章条规定。8.3 根据制件图样规定的检验类别和田5013的规定，对制件的金相组织、渗层深度及硬度检验分别按阻5492、田5493、田5172、阻5173、HB5168进行。有碳浓度要求的制件，应在与制件相同材料牌号且与制件同炉渗碳后的专用试样上进行剥层碳浓度测定。当HB5492金相组织标准中材料牌号和评级图不能满足要求时.可按

16、有关技术文件进行控制和检验。8.4 制件尺寸、变形应满足有关技术文件要求。8.5 制件表面不得有腐蚀、锈蚀、伤痕、裂纹及剥落等缺陷。9 安全技术和l件渗碳、碳氮共渗和渗后热处理时，必须遵守有关技安条例。使用箱式多用炉渗碳时，应严格按设备说明书进行操作o10 vccnml町FN因E中华人民共和国航空行业标准航空用钢渗碳、碳氮共渗工艺HB!Z 159-2001 中国航空工业第三。一研究所出版(北京东外京顺路7号)三。一研究所印刷车间印刷北京市1665号信箱发行版权专有不得翻印持开本787 x 1092 1/16 印张1字数21千字2002年1月第一版2002年2月第一次印刷印数1-200书号.标301.1658定价5.00元