HB Z 191-1991 航空结构钢不锈钢.真空热处理说明书.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 191-91 航空结构钢不锈钢真空热处理说明书1991-06-18发布1991-10-01实施中华人民共和国航空航天工业部批准目次1 主题内容与适用范围. . . . . . . . (1) 2 引用标准. . . . . . . . . . (1) 3 术语. . . . . . . . . . . . . . . . (1 ) 4 真空热处理类别. . . . . . . . . . . (2) 5 设备控制. . . . . . . . . . (2) 6 工艺材料控制tl . . . . . . . (3) 7 生产过程控制. . .
2、. . . . ( 4 ) 8 质量控制与检验. .,. . . 11 . . . . . . (7) 9 设备的使用与维护. . . . . . . . . . . . (8) 附录A加热滞后时问的测定方法(补充件). . . . . . . (的附录B脱碳、增碳、增氮、晶问氧化的检验方法(参考件). . . (11) 附录c硬度换算表(参考件). . . . . . . . . . . . (14) 中华人民共和国航空航天工业部航空工业标准航空结构钢不锈钢真空热处理说明书HB/Z 191-91 1 主题内容与适用范围本标准规定了航空产品用结构钢、不锈钢的真空热处理类别、设备控制、工艺材料控
3、制、生产过程控制、质量控制与检验、设备使用与维护等有关要求。本标准适用于航空结构钢、不锈钢零件在冷壁辐射加热真空炉中进行的真空热处理。在其它类型真空炉中进行的真空热处理也可参照使用本标准。2 引用标准GB 4002 工业电热设备基本条件GB 2479 白刚玉技术条件HB!Z 136航空结构钢热处理说明书HB/Z 80 航空用不锈钢、耐热钢热处理说明书HB 5013 热处理零件检验类别HB 5143 金属室温拉伸试验方法HB 5144 金属室温冲击韧性试验方法HB 5168 金属布氏硬度试验方法HB 5172 金属洛氏硬度试验方法HB 5173 金属维氏硬度试验方法HB 5354 航空制件热处理
4、质量控制标准HB 5408 热处理用工业硝酸铮HB 5412 热处理用氧气HB 5413 热处理用氮气HB 5415 热处理掉火用油HB 5425 航空制件热处理炉有效加热区测定方法3 术语3. 1 真空压强真空状态下残余气体的压强。3.2 真空工作压强零件在真空或分压下进行加热的工作压强。航空航天工业部1991-06一18发布1991-10-01实施HB/Z 191-91 3. 3 加热滞后时间零件与炉膛到达预定加热温度的时间差。4 真空热处理类别4. 1 航空结构铜酌真空热处理类别如下:a.真空洋火(真空油摔、真空气碎、真空水拌、真空等温猝火); b.真空正火;C.真空退火;d.真空回火。
5、4.2 航空不锈钢的真空热处理类别如下:a.真空降火或真空固溶处理(真空油冷、真空水冷、真空气冷hb.真空E火;C.真空退火;d.真空回火或时效。5 设备控制5. 1 真空加热设备5. 1. , 真空炉一般应为冷壁辐射加热式。5. .2 真空炉的分类与一般要求、温度测量设备与热电偶的要求、炉温控制档案的建立均应符合HB5354的有关规定。5. ,. 3 真空炉的炉温均匀性检验应在真空压强小于13.3Pa的状态下进行。其检验方法应符合HB5425的有关规定。5. 1. 4 真空炉空炉玲态的压升率一般应小于0.67Pa/ho使用较久的真空炉的压升率不应大于1.33Pa/h。压升率的检验应按GB40
6、02的规定执行。压升率的检定周期规定如下za.在连续使用的情况下每月一次;b.设备大修后、更换密封元件后或长期未用重新使用前应及时进行检定。5. 1. 5 真空炉应具有真空压强指示、记录及自动控制的装置。真空测量仪表的检验按计量部门的有关规定执行。5. ,. 6 真空加热室所用结构材料不应对真空热处理的零件产生有害的影响。5.1.7 真空炉冷却水进口水压应大于O.2MPa,流量应能调节,并备有报警及断水保护装置.冷却水进口水温为5-350C,出口水的温升不得超过200C。5. 1.8 用于真空气洋和真空回火的真空炉应具有快速充气装置、风扇搅拌和热交换装置.5.1. 9 真空炉的加热电极在遇水的
7、情况下对地绝缘电阻应大于lkQ。5. 1. 10 在空炉并经干燥、除气的情况下,工作容积小于和等于0.5旷的真空炉,应在20min内抽到规定的真空工作压强s工作容积大于O.5旷的真空炉,应在30min内拍到规定的真空工作压强。5. ,. 1l 在真空工作压强下,空炉由室温升至炉子的最高工作温度的时间一般不大于60m恒。HB/ Z 191-91 5. ,. 12 真空炉的洋火转移时间(由开启闸阔时起算到零件全部没入洋火介质中结束)一般不超过258。5. 1. 13 真空炉及其辅助设备与各种仪表的工作环境应符合使用说明书的要求。5.2 冷却设备5.2. 1 真空炉应根据需要装配固定的或可装卸的泊槽
8、、水槽、等温洋火槽、气冷槽。其容积应足够大,以保证在连续生产条件下具有足够的冷却能力。泊槽、水槽、等温洋火槽的工作温度不,得因零件的洋入而超过工艺沮度或使用温度的上限。5.2.2 漳火泊槽、水楠、等温槽均应配备加热、冷却、测控温、超温报警及搅拌装置。5.2.3 硝盐等温槽应配备专用机械泵抽真空。在抽真空系统中应有硝盐冷凝过滤装置。5.3 清洗设备5.5. 1 清洗设备应满足零件清洗质量的要求。5.3.2 凡对环境有污染或对操作人员身体健康有影响的清洗设备,均应符合技安管理条令的规定。5. 3. 3 凡有温度要求的清洗设备,均应配备分辨力小于或等于50C的测温仪表。8 工艺材、料控制6. 1 冷
9、却介质S. 1. 1 真空摔火油S. ,. 1. 1 国产真空悴火泊的技术要求应符合HB5415的规定。使用过程中的真空悴火袖应按HB5354的规定进行定期化验。S. ,. 1. 2 应根据使用效果(瘁火硬度和光亮度)或化验结果,对真空湾火油进行必要的调整或更换.6. 1.2氮氢气真空热处理所用氮气(纯度二三99.995%)、氧气(纯度二三99.99%)的技术要求应分别符合HB 5413与HB5412的规定。不允许使用氨分解的氮气。6.1. 3 硝酸盐6. 1. 3. 1 真空等温溥火介质可采用成份为55%硝酸饵+45%亚硝酸销的混合硝酸盐。其技术要求与化验周期应符合HB5354第3.2.2项
10、表11的规定。6. 1. 3.2 硝酸饵的技术指标应符合HB5408的规定。6. 1.3. 3 亚硝酸纳的技术指标应符合HB5354的规定。6. 2 清洗剂6.2. 1 清洗剂的品种真空热处理前后,零件可用下列清洗剂进行清洗(清洗剂不应与零件发生不良反应): a.有机溶剂含有机溶剂蒸气); b.金属清洗剂不推荐使用水溶性清洗剂)。6.2.2 清洗剂的调整与更换应根据清洗效果对清洗剂进行必要的调整或更换。3 HB/Z 191-91 6. 3 氧化铝粉真空热处理用氧化铝粉的技术要求应符合GB2479的规定。其粒度范围推荐为W63-W5 0 7 生产过理控制7. 1 准备操作7. ,. 1 苓件表面
11、的原始状态需进行真空热处理的零件表面不应有对零件和炉子产生有害影响的切屑、湾物和低熔点涂镀层等。7. ,. 2 零件与夹具的清理零件以及随零件同炉处理的各种试样与夹其在真空热处理前均应进行清洗、烘(晾)干,表面不得留有抽污和手印,内孔不得留有残袖和清洗剂。7. ,. 3 夹具处理首次使用的夹具应预先在不低于零件的处理温度和不高于零件处理的真空工作压强下进行除气处理。7. ,. 4 零件的放置与装夹零件以及随炉处理的试样应散放在料筐内或吊挂在夹具上。叠放时,应在零件相互接触处用氧化铝粉隔离。绑扎零件所用铁丝应预先去掉镀层。7. ,. 5 随炉试样7- 1:5- 1 重要零件热处理时,应按HB50
12、13的规定,带有规定数量的与零件同炉材料的力学性能试样,随零件同炉处理。7. 1. 5. 2 重要苓件热处理时,应按专用技术文件的规定,带有规定数量的与零件同炉材料的表面显微特征(脱碳、增碳、增氮、晶间氧化检验试样,随苓f牛同炉处理,但不回火。7.2 热处理7.2.1 预热7.2- 1- 1 零件加热前,应将加热室真空压强抽至13.3Pa以下.7 - 2. ,. 2 为避免裂纹和减少变形,下列任何类型的零件在正火、摔火或固溶处理加热时均应进行预热za.截面厚度变化大,有尖角或者形状复杂的零件:b.不锈钢有效厚度大于或等于30mm的零件:c.硬度大于或等于HRC35的零件;d.名义含碳量大子或等
13、于0.4%的零件。7.2.1.3 当零件的材料、尺寸、形状或热处理工艺不会使零件产生裂纹或超过图纸规定的变形时,零件可在不超过工艺温度的上限的任何温度下入炉。7.2.1.4 结构钢、不锈钢可以采取下列方式进行预热za.阶段升温;b. 650 7000C预热次;4 HBjZ 191-91 c. 650700oC十8509000C预热二次。7.2.1.5 预热时间应保证炉内所有零件的截面到达预热温度。预热时间由实测决定或取真空拌火保温时间的O.5.-.1倍7.2.2 加热温度结构钢、不锈钢的洋火、固溶处理、正火、退火、国火或时效的加热温度应分别按HB/z136 和HBjZ80的规定执行。7.2.3
14、 加热滞后时间应按附录A(补充件)规定的方法对零件在真空炉中的加热滞后时间进行实际测定。测定的结果用于确定零件在真空炉中加热的保温时间。7.2.4 真空加热的保温时间除非另有规定,零件真空加热的保温时间按下述方法确定:a.在实际测定了加热带后时间的情况下,零件真空加热的保温时间等于实测的加热滞后时间加上表1规定的保握时间,b.在未实际测定加热滞后时间的情况下,零件的真空加热的保温时间应在表1规定的保温时间的基础上再增加50%; C.若零件的如i热是在7.5X l04Pa以上的回充氮(氢气的真空工作压强下进行,零件的真空加热的保温时间等于表1规定的保温时间。零件的真空加热的保温时间均从仪表到温起
15、算。表1结构钢、不锈钢的保温时间博火(固溶)、正火.回火(时效)保温时间退火保温时间运3000C1 :300 2&30mjn+ 23min/mm 注,Q)本主引自H/Z136. 是;:300吃的副火可不有二真空炉中进行.120-180min十1min/mm 40.,60min+ 2. 3min!mm (;:耳:-1毛巾的保fu1时间均搜有费t:度计算。散放时按.件的有效厚度进行计算,叠放时按叠放的有效厚度选行计算,结闲情的保温时间取中-r-限,锈钢的保温时间取中上限。计算保温时间还应考虑形状系波.零件的形状系数接H/Z136的规定执行也7.2. 5 加热室真空工作压强与气氛加热室的真空工作应强
16、与气氛要求列于表2. 表2加热室真空工作压强与气氛要求加热温度真空工作压强气氛要求Pa 13. 3X10-13. 3 之80残余空气、氨(氢)气13.3 氮氧气5 HB/Z 191-91 续表2加热温度。c真空工作压强气氯要求Pa 13. 3X 10-1.13.3 残余空气、氮(氢)气800950 13. 3 氮氢气6.7,.,13.3 残余空气、氢气9501050 13.3 氮氢气1050 100 氮氢气注z结构钢加热时可回充氮(氢)气。不锈钢加热时应回充氯气.7.2.6 玲却7. 2. 6. 1 气冷拌结构钢进行真空气冷悴时,可使用氮气或氧气。不锈钢进行气冷、洋时,应使用氧气,一般不允许使
17、用氯气。气冷(摔)时应用风扇进行搅拌使气体循环流动。气冷摔)室槽应预先抽真空到13.3Pa以下。气冷浑的充气压强应根据工艺需要确定。一般应控制在7.5X 10tpa 左有。7.2. S. 2 油碎7. 2.6.2.1 真空油猝前,应通过加热、反复抽空与搅拌,将真空悴火油充分脱气及排除水份,其后真空压强应保持在13.3Pa以下7.2. S. 2. 2 油温应控制在20,.,90OC范围内。7. 2. 6. 2. 3 摔火时油面压强一般应通过回充氮(氢)气控制在5X 10Pa左右,并采取先充气后人袖的方式进行洋火。对于摔透性较好的结构钢(如40CrMnSiMoVA. 40CrNiMoA、30CrM
18、nSiNi2A、300M钢等)以及马氏体不锈钢等,可以采取先入油后充气或不充气、或先充气后入泊的方式进行摔火。采取先充气后入泊的方式,充气压强可小于5X 10.Pa,一般控制在2.5XI0ipa左右。采取先入泊后充气方式,推荐充纯度较低的氮气或氢气,不宜充大气。7.2. S. 2. 4 悴火时袖槽一般应进行搅拌,使油循环流动。7.2. S. 3 硝盐等温悴火7. 2. 6. 3. 1 新配制的硝盐熔液、或者补充新盐后的硝盐熔液、或者长期停放重新使用的硝盐熔液.在洋火前均应加热至高于实际使用温度进行反复抽空与搅拌,并用氮(氧气洗炉1-3 次(每次充气使硝盐液面压强达到5Xl04Pa左右),使之充
19、分脱气和排除水份。此后,硝盐液面的真空压强应保持在133Pa以F。7. 2.6.3.2 硝盐槽的工作温度应根据工艺要求确定。其温度均匀性应在土50C的范围内。7.2.6.3.3 洋火前硝盐液面压强应通过回充氮(氢气控制在7.5X 104Pa以上,并采取先充气后入硝盐熔液的方式进行摔火。零件摔火后,可回充纯度较低的氮(氧)气或者大气至一个大气压压强,然后将硝盐槽转移到空气中继续进行等温。7.2.6.3.4 津火时硝盐槽一般应进行搅拌,使硝盐熔液循环流动。7.2.6.4水、津HB/Z 191-91 7. 2. S. 4. , 真空水津前,应通过抽空与搅拌(时间不宜过长),并用氮(氢气洗炉1.,3次
20、(每次充气使水面压强达到5X 104Pa左右),使之充分脱气。此后,水面真空压强应保持在133Pa以下。7.2. S. 4.2 水槽的工作温度应根据工艺要求确定。7. 2. S. 4. 3 摔火前,水面压强应通过回充氮氢气控制在7.5X 104Pa以上,并采取先充气后入水的方式进行洋火。7.2.6. 4.4 洋火时水槽一般应进行搅拌,使水循环流动。7.2. 7 真空热处理的零件最大尺寸限制对摔透性较低的钢种制成的零件,真空油津的最大尺寸限制为普通油萍的最大尺寸限制的75%。7.2.8 津火与团火之间的时间间隔真空热处理零件的拌火与回火之间的时间间隔按有关标准或专用技术条件的规定执行.7.2.9
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