[發明專利]提高16MnCr5零件使用壽命的方法

有效

• 申請號: 201310492502.6
• 申請日: 2013-10-21
• 公開（公告）號: CN103526213A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 陳紅衛;段勛;陳文;李根亮;王小龍
• 申請（專利權）人: 無錫鷹貝精密軸承有限公司
• 主分類號: C23F17/00
• 分類號: C23F17/00;C23C8/34;C21D1/26;C21D6/00
• 代理公司: 江陰市同盛專利事務所(普通合伙) 32210
• 代理人: 唐紉蘭;曾丹

技術領域

本發明涉及一種提高16MnCr5零件使用壽命的方法。

背景技術

16MnCr5是從德國引進的鋼種，相當于我國15CrMn鋼，但力學性能要優于15CrMn鋼，有較好的淬透性和切削性，對較大截面零件，熱處理后能得到較高表面硬度和耐磨性，低溫沖擊韌度也較高。16MnCr5鋼經滲碳淬火后使用，可以用于制造液壓閥以及配流盤等零部件。然而對于如今日新月異的科技發展，傳統的16MnCr5零件使用壽命雖然較普通材料來說較高，但是表面耐磨性以及脆性在特殊場合以及惡劣工礦下還存在不足，導致16MnCr5零件使用壽命還有待提高。

為了提高16MnCr5零件的使用壽命，需要對16MnCr5零件表面進行氮碳共滲，加強16MnCr5零件表面硬化層深度以提高其耐磨性，然而傳統的16MnCr5零件的氮碳共滲硬化層的深度一般為0.25~0.3mm，表面硬度達到550HV5左右，表面含氮化合層的深度遠大于25μm。而為了提高16MnCr5零件的使用壽命，需要同時控制16MnCr5零件氮碳共滲后的耐磨性以及脆性要求，為了達到耐磨性以及脆性要求，需要控制氮碳共滲硬化層的深度大于0.4mm，表面含氮化合層（白亮層）的深度低于25μm。

傳統的做法是在氮碳共滲前對零件進行調質和正火處理（正火處理后16MnCr5零件的金相組織如圖1所示），通過調質和正火處理之后的氮碳共滲處理的表面硬化層深度無法滿足大于0.4mm的要求。即使通過提高氮碳共滲時氮化的溫度，增加氮化的時間，使得表面硬化層的深度合格了，但是表面含氮化合層的深度會遠大于25μm，增加了表面脆性，偏離了設計的初衷，而且采用調質成本高，增加氮化時間也無形的提高了生產成本。因此需要尋求一種低成本的提高16MnCr5零件使用壽命的方法尤為重要。

發明內容

本發明的目的在于克服上述不足，提供一種低成本的提高16MnCr5零件使用壽命的方法。

本發明的目的是這樣實現的：

一種提高16MnCr5零件使用壽命的方法，它包括以下工藝步驟：

步驟一：退火熱處理

步驟二：氮碳共滲

對步驟一退火熱處理完成之后的16MnCr5零件進行氮碳共滲，氮碳共滲的工藝步驟如下：

1、將16MnCr5零件上料至氮碳共滲爐，進行預氧化；

2、氮碳共滲爐進行升溫至T₂₂=545~555℃；

3、氮碳共滲爐溫度保持在T₂₃=545~555℃，進行第一階段氮化，控制氨分解率為30~40%，CO₂流量為130~150L/h，第一階段氮化時間為t₂₃=230~250min；

4、氮碳共滲爐溫度保持在T₂₄=545~555℃，進行第二階段氮化，控制氨分解率為50~60%，CO₂流量為130~150L/h，第二階段氮化時間為t₂₄=350~370min；

5、氮碳共滲爐停止加熱，氨氣流量減少至0.5~0.8m³/h，停止通入CO₂，啟動風機冷卻至180℃以下，16MnCr5零件出爐。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

本發明將16MnCr5零件采用退火熱處理，使得其金相組織為：塊狀鐵素體+粒狀珠光體+珠光體，在后續的氮碳共滲過程中氮、碳原子是沿晶滲入擴散，由于退火熱處理后16MnCr5零件的金相組織中的粒狀珠光體細化了基體晶粒，能夠有效加快氮化擴散速度，提高氮化深度，從而提高硬化層深度。在氮碳共滲時第一階段氮化與第二階段氮化溫度不變或者變化不大，通過變化氨分解率來控制硬化層深度以及含氮化合層的深度。從而使得最終的16MnCr5零件表面硬化層深度大于0.4mm，表面硬度達到680~720HV5，表面含氮化合層小于25μm，在低成本的工藝方法下提高了16MnCr5零件的使用壽命。且由于16MnCr5零件表面硬化層深度較傳統工藝提高較大，使得在后續的機加工中可增加磨削余量，更好保持產品精度，以增加了機加工的磨量，降低機加工的報廢率，節約成本。

附圖說明

圖1為傳統16MnCr5零件正火處理后的金相組織結構示意圖。

圖2為本發明提高16MnCr5零件使用壽命的方法的16MnCr5零件退火處理后的金相組織結構示意圖。

圖3為本發明提高16MnCr5零件使用壽命的方法的退火爐內溫度時間曲線圖。