渗氮表面起泡的防止- .pdf

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1、H渗氮表面起泡的防止中航工业沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司(辽宁110862)张秀珍盛文娟钱戈某型号发动机中轴承机匣零件是由12Cr13钢加2．零件结构工而成的较复杂结构件，其内部装有两组轴承，是精加工成形零件和板料冲压的壳体经氩弧焊支承发动机的主要转动件，工作中承受冲击载荷较接后形成组合件，零件外圆直径300mm，总高大。因此，要求零件具有优良的热硬性、较高的疲98mm，内圆表面渗氮处理，内圆直径120mm，渗劳强度、较好的耐蚀性和良好的综合力学性能。氮面积3．3m。零件结构如附图所示。由于12Cr13钢含碳量较低，

2、耐磨性和强度较差，必须经表面强化后才能使用，所以需对零件内腔表面进行渗氮处理，以提高表层硬度，从而获得良好的耐磨性和耐蚀性。零件内表面渗氮后，表层常出现大面积起泡现象，经机械加工后表面出现大面积麻点。针对这一难题我们开展了工艺试验研究。一、工艺分析零件结构简图1．零件材料3．渗氮技术要求选用12Crl3马氏体高铬低碳型不锈钢，因铬元根据零件的使用性能，设计要求渗氮层厚度为素能显著地提高氮在一Fe中的溶解度，起强化渗0．15～0．35mm，渗氮层硬度为HR15N≥84mm。因氮层的作用，特别适合渗氮，以提高零件的表层硬影响渗氮工

3、艺的因素较多，零件渗氮层常出现大面度。12Cr13钢主要化学成分见表1。积起泡，而且渗氮后需精磨才能达到表面质量的要表112Crl3钢主要化学成分(质量分数)(％)求，所以零件渗氮工艺要求放大精磨余量，通常CCrSiMnPS在直径方向上不应超过0．1～0．15mm，因为渗氮层0．08～12．0O～≤≤1．O0≤1．OH0≤0．035O．1514．0OO．03较薄，如磨量过大，会磨掉渗氮层而使表面硬度大大降低。故渗氮工艺要求：渗氮层厚度为0．3～此材料加工的零件必须调质处理，使组织为均0．45ram；渗氮层硬度为HR15N≥84

4、mm。匀致密的回火素氏体，为渗氮工艺做准备，并且还可提高零件心部的综合力学性能，获得良好的渗氮4．渗氮工艺路线层质量。12Cr13钢经调质处理后力学性能要求见表12Cr13钢锻造空冷后组织中出现粗大不均匀的2。马氏体组织，且有残留应力存在，力学性能较低，表212Crl3钢经调质处理后力学性能要求淬火时容易造成变形和开裂。为了有利于随后切削c％／MPaolMPa(％)lf，(％)AK／JjHBW加工以及调质处理，必须对锻件进行二次软化热处≥600≥420≥20≥60≥72{187理工艺，即退火和正火+高温回火。参磊⋯熟越29H退

5、火的目的是消除锻件应力，细化组织，降低存在。不允许渗氮表面呈暗灰色和有黑色致密的氧硬度，便于切削加工。正火+高温回火的目的是获化膜。得均匀索氏体组织，防止淬火变形、开裂，为调质2．渗氮起泡处理做准备。因为渗氮层很薄、较脆，且心部要求(1)渗氮起泡零件渗氮后表面有轻微的凸起有较好的综合力学性能，所以12Crl3钢必须经调质物，用细砂纸轻轻打磨后，凸起部位变成了清晰可见处理，以获得致密均匀的回火索氏体组织，提高心的“白亮点”，这就是渗氮起泡。起泡的零件经磨削部综合力学性能和渗氮层质量。粗磨削工序前需安精加工后，若在磨削余量范围内不

6、能全部削除，在渗排消除焊接应力的高温时效处理，可防止零件在渗氮表面上就出现一些像针眼一样的小麻点，经多次氮处理中的变形。零件内表面粗磨削后再渗氮，然取样验证，起泡的部位就是出现麻点的部位。后安排精磨，以消除渗氮层表面缺陷。在起泡的不同部位取样并沿深度方向剖开，经渗氮工艺路线为：零件锻造一退火一正火+高显微观察起泡处下面是个空洞，沿晶界方向，洞的温回火一粗加工一调质一精加工一焊接一消除应力深度一般为0．05～O．08mm，在空洞处的表面有金一粗磨一渗氮一精磨。属层的略微凸起，经打磨后变成了清晰可见的“白二、工艺试验亮点”。(2)

7、起泡原因将零件渗氮起泡部位用细砂1．设备及渗氮工艺纸打磨后，对“白亮点”及其周围“黑点”处进行渗氮通常在井式气体渗氮炉设备中进行。电子探针，测定氮的含量，结果起泡部位和非起(1)辅助材料介质为含水量不大于0．2％的泡周围氮的浓度分布情况不同，起泡部位即“白亮氨气，催化剂为无水氯化铵5g。点”处氮的含量数值较高，其余未打磨到的部位即(2)渗氮工艺渗氮前将调质后的零件除周围“黑点”处氮的含量数值就较低。油、净化，入炉后应先用氨气排除炉内的空气，经过理化测试表明，渗氮起泡原因和氮浓度有再利用氨气在加热200℃以上时开始分解出活性氮关

8、。在渗氮过程中，氮原子是呈间隙型进入金属晶原子，被钢吸收后在其表面形成渗氮层，同时向体，由于晶界上的缺位、位错和孔穴比较多，所以心部扩散。因为铁素体对氮的亲合力较强，所以氮原子首先都集中在晶界上。当渗氮层吸收了大量气体渗氮一般都是在不超过钢的A温度，一般在的氮来不及向内扩散时