專利名稱：馬氏體不銹鋼氮碳共滲方法及其制品的制作方法
技術領域：
本發明涉及金屬體表面氮碳共滲方法，具體說，是一種馬氏體不銹鋼氮 碳共滲方法及其制品。
背景技術：
在奧氏體不銹鋼制品表面氮碳共滲，使其硬化，既保持制品的耐蝕性，又 改善制品的耐磨性，在機械制造領域被廣泛應用，而馬氏體不銹鋼氮碳共滲 工藝尚無先例。但在一些特殊場合，例如飛機的平板閥組件，該組件中有好 幾個零件，都需要用馬氏體不銹鋼材料制造，再經氮碳共滲處理，才能滿足 使用要求，否則，飛機的安全性難于保證。發明內容本發明提供一種馬氏體不銹鋼氮碳共滲方法及其制品，可滿足上述要求。本發明的技術方案是一種馬氏體不銹鋼氮碳共滲方法，所述馬氏體不銹鋼是鉻含量10 15重 量％的馬氏體不銹鋼，在氨氣和二氧化碳氣氛中于550 56(TC溫度范圍內氮碳 共滲。該方法包括步驟① .共滲前的調質熱處理；② .去除油污及鈍化膜；③ .氮碳共滲。
所述調質熱處理的步驟是淬火時在1020 104(TC的溫度下保持10+2分鐘/每mm零件厚度，油冷; 高溫回火600 640'C的溫度下保溫60+l分鐘/每mm零件厚度，水冷。所述去除油污及鈍化膜的步驟是:1) .表面噴砂或化學除油；2) .酸液洗滌去除鈍化膜。所述氮碳共滲的工藝條件是氮碳共滲溫度550 56(TC，第一段氨分解 率為25 40%， 二氧化碳的通往量為氨氣的8 12%，保持時間為4 8小時；第 二段氨分解率為30 50%, 二氧化碳的通往量為氨氣的8 12%，保持時間為 1 1.5小時；第三段氨分解率為35 50%， 二氧化碳的通往量為氨氣的8 12%，保持時間為1 1.5小時。一種馬氏體不銹鋼制品，該制品用鉻含量10 15重量％的馬氏體不銹鋼制成，具有由上述方法制得的氮碳共滲硬化表層。所述氮碳共滲硬化表層深度》0.05mm;氮碳共滲硬化表層硬度HV》509。一種用于上述馬氏體不銹鋼制品的鈍化液，由如下組分配制而成 硝酸20-25% (體積比)；重鉻酸鈉3-4% (體積比)；余量(體積比)是水。上述馬氏體不銹鋼制品的鈍化方法，將該馬氏體不銹鋼制品置于上述的 鈍化液中鈍化，鈍化時間5分鐘。 本發明的技術效果本發明找到了馬氏體不銹鋼氮碳共滲的方法，成功地開發出氮碳共滲的 馬氏體不銹鋼制品，滿足了特殊行業對該類制品的需求。用本發明制造的飛
機平板閥組件零件，技術性能優越，完全滿足使用要求，有效地提高了飛機 的安全性。
圖l是本發明的工藝流程圖具體實施方式
現以2Crl3馬氏體不銹鋼(零件厚度為10mm)氮碳共滲熱處理為例，詳細說 明本發明。用馬氏體不銹鋼材料粗加工成零件半成品，留精加工余量。然后按照圖l 所示的步驟進行處理一、 調質熱處理將半成品零件進行調質處理，淬火時在103(TC的溫度下保持(10+2分鐘/ 每mm零件厚度)30分鐘，油冷；高溫回火620'C的溫度下(60+l分鐘/每mm零件 厚度)保溫70分鐘，水冷；檢査硬度HRC24-28，按HB5022-94檢査芯部組織合 格。上述調質處理也可在下料后進行，將零件毛料調質后再粗加工成半成m叩o二、 表面噴砂將零件半成品表面噴砂，可以除去油污，還可以破壞零件表面鈍化膜。三、 表面去鈍化膜再用10%體積比的磷酸洗滌零件，進一步腐蝕殘余鈍化膜，將其徹底去除，其化學反應如下8H3P04 + 3Fe 3 0 4 — 6Fe (P04) + Fe 3 (P04) 2 +12H20 H3P04 +Fe — Fe 3 (P04) 2 + H2 f
去除表面鈍化膜務必徹底，否則將嚴重影響后序的氮碳共滲，鈍化膜會 阻止氮碳原子的滲入，使氮碳共滲極其困難，導致氮碳共滲層各處的深度不 一致。四、氮碳共滲用氨氣和二氧化碳作氮碳共滲劑，在550 560'C下進行氮碳共滲。氨氣和二氧化碳作為氮碳共滲劑比其它滲劑，具有氮碳共滲劑速度快、 操作簡便等特點，適合于井式氣體氮化爐氮碳共滲。二不銹鋼氮碳共滲時，滲層中碳化物網狀結構極難控制合格，用計算機可 控氣氛井式滲碳爐，可實現對爐內氮勢的準確調控，為滲層氮化物合格的氮 碳共滲參數調控提供了極大的方便。用井式爐進行氣體氮碳共滲時，通過調 整滲碳工藝參數，盡量減小氮化物網以及硬化層脆性，使氮化物合格。氮碳共滲硬化層深度應控制在O. 1 0.15mm，氮化物級別應符合HB5022-94中規定的《5級，使之滿足后序金屬加工工藝的要求，硬化層脆性大于3 級，機械加工時容易斷裂崩塊。通過調整滲碳工藝參數，控制氮碳共滲硬化層質量，具體參數為氮碳共滲溫度550'C，第一段氨分解率為30%， 二氧化碳的通往量為氨氣 的10%，保持時間為7小時；第二段氨分解率為40%， 二氧化碳的通往量為氨氣 的10%，保持時間為l小時；第三段氨分解率為45%， 二氧化碳的通往量為氨氣 的10%，保持時間為l小時。零件裝爐時，爐溫不能大于20(TC，同時應根據隨爐參考試樣決定氮碳共 滲時間，使氮化物級別符合HB5022-94中規定的《5級。共滲后，零件的技術指標如下氮碳共滲表面硬度HV^509;非滲面硬度服C24-28
金相組織氮碳共滲層氮化物級別、氮碳共滲層疏松層按HB5022-94檢查 合格。五、 零件精加工將滲后零件精加工至設計要求的形狀、尺寸，表面粗糙度符合要求。六、 低溫回火低溫回火條件回火溫度140'C、時間》180分鐘。七、 表面鈍化處理將零件置于鈍化溶液中鈍化，使硬化層次表面硬度保持穩定，硬度穩定 在HRC50以上。硬度低于服C50不合格，氮碳共滲面容易被劃傷。目視氮碳共 滲表面顏色發暗，硬度檢測必然低于HRC50。其原因是，氮碳共滲表面在鈍化 時發生腐蝕，析出碳黑，從而降低了氮碳共滲面表層的硬度。因此，鈍化處 理的關鍵是鈍化液配方和鈍化時間。本工藝的鈍化方法，是在下述鈍化液中 鈍化5分鐘鈍化液配方(體積比)22%硝酸；3%重鉻酸鈉；75%水。需要說明，以上只是本發明的一個應用實例，按照本發明技術方案的教導，調整相應的工藝參數，也可加工其它牌號的馬氏體不銹鋼氮碳共滲制 口叩o
權利要求
1. 一種馬氏體不銹鋼氮碳共滲方法，其特征在于，所述馬氏體不銹鋼是鉻含量10～15重量％的馬氏體不銹鋼；在氨氣和二氧化碳氣氛中于550～560℃溫度范圍內氮碳共滲。
2. 根據權利要求l所述的馬氏體不銹鋼氮碳共滲方法，其特征在于，該 方法包括步驟① .共滲前的調質熱處理；② .去除油污及鈍化膜；③ .氮碳共滲。
3. 根據權利要求2所述的馬氏體不銹鋼滲碳方法，其特征在于，所述調質熱處理的步驟是淬火時在1010 1030'C的溫度下保持10+2分鐘/每mm零件厚度，油冷； 高溫回火600 640'C的溫度下保溫60+l分鐘/每mm零件厚度，水冷。
4. 根據權利要求2所述的馬氏體不銹鋼滲碳方法，其特征在于，所述去 除油污及鈍化膜的步驟是1) .表面噴砂或化學除油；2) .酸液洗滌去除鈍化膜。
5. 根據權利要求2所述的馬氏體不銹鋼滲碳方法，其特征在于，所述氮 碳共滲的工藝條件是氮碳共滲溫度550 56(TC，第一段氨分解率為25 40%， 二氧化碳的通往量為氨氣的8 12%，保持時間為4 8小時；第二段氨分 解率為30 50%， 二氧化碳的通往量為氨氣的8 12%，保持時間為1 1.5小 時；第三段氨分解率為35 50%， 二氧化碳的通往量為氨氣的8 12%，保持時 間為1 1.5小時。
6. —種馬氏體不銹鋼制品，其特征在于，該制品用鉻含量10 15重量％ 的馬氏體不銹鋼制成，具有由權利要求1所述方法制得的氮碳共滲硬化表層。
7. 根據權利要求6所述的馬氏體不銹鋼制品，其特征在于，所述氮碳共滲 硬化表層深度》0.05mm;氮碳共滲硬化表層硬度HV》509。
8. —種用于權利要求6所述馬氏體不銹鋼制品的鈍化液，其特征在于，該鈍化液由如下組分配制而成(體積比)20 25%硝酸，3 4%重鉻酸鈉，余量是水。
9. 權利要求6所述馬氏體不銹鋼制品的鈍化方法，其特征在于，將該馬氏 體不銹鋼制品置于權利要求8所述的鈍化液中鈍化，鈍化時間5 8分鐘。
全文摘要
本發明公開一種鉻含量10～15重量％馬氏體不銹鋼氮碳共滲方法及其制品。它是將制品的半成品經調質處理、去除油污及鈍化膜后，在氨氣和二氧化碳氣氛中于550～560℃溫度范圍內氮碳共滲，共滲層深度≥0.05mm，滲碳層表面硬度HV≥509；再將半成品精加工為成品，最后將成品置于鈍化液中鈍化，使其表面的理化性質穩定。
文檔編號C21D1/18GK101392361SQ200810046438
公開日2009年3月25日 申請日期2008年10月31日 優先權日2008年10月31日
發明者濤 彭, 雄 鄭 申請人:四川航空液壓機械廠