[發明專利]一種16Cr3NiWMoVNbE鋼真空低壓滲碳工藝

在審

• 申請號: 201710641884.2
• 申請日: 2017-07-31
• 公開（公告）號: CN109321867A
• 公開（公告）日: 2019-02-12
• 發明（設計）人: 王昊杰;王昭東;田勇;李勇
• 申請（專利權）人: 東北大學;沈陽東博熱工科技有限公司
• 主分類號: C23C8/22
• 分類號: C23C8/22;C21D1/18;C21D1/26
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

本發明涉及真空滲碳領域，具體為一種16Cr3NiWMoVNbE鋼真空低壓滲碳工藝。將試樣在真空低壓滲碳爐中進行奧氏體化，加熱工藝為三段加熱工藝：加熱速率為5～15℃/min，分別在650±5℃保溫時間30～60min和850±5℃保溫時間30～60min，930±5℃保溫0.5～1.5h在真空低壓滲碳爐內進行滲碳；隨后采用爐冷方式降溫至920±5℃保溫30min；最終采取油淬方式進行冷卻至室溫。本發明通過對其滲碳工藝和材料組織性能進行研究，發明真空低壓滲碳關鍵過程參數測定方法，指出一種16Cr3NiWMoVNbE鋼真空低壓滲碳工藝，并解決現有滲碳過程中Cr的碳化物先于滲碳體析出等問題。

技術領域

本發明涉及真空滲碳領域，具體為一種16Cr3NiWMoVNbE鋼真空低壓滲碳工藝。

背景技術

隨著航空發動機推重比和功重比的不斷提高，航空發動機齒輪在高溫高速下需要具備承受多種復雜應力、應變、疲勞、磨損等綜合作用的能力，滲碳作為有效提高齒輪表面性能的關鍵技術，被廣泛應用于航空發動機齒輪的生產中。低壓滲碳以其特有的優點得到迅速的發展和廣泛的應用，低壓滲碳以其清潔環保、無氧化、無變形的特色，重點應用在航空、航天、汽車齒輪等精密設計行業。

16Cr3NiWMoVNbE屬于特級優質滲碳鋼，滲碳后滲層抗熱性好，工作溫度可達到350℃，在新一代航空發動機上得到良好的應用。然而，針對16Cr3NiWMoVNbE齒輪鋼進行滲碳時，由于其合金體系復雜且合金量大，在滲碳過程中Cr的碳化物先于滲碳體析出。

發明內容

針對16Cr3NiWMoVNbE鋼的真空滲碳工藝的諸多問題，本發明的目的在于提供一種16Cr3NiWMoVNbE鋼真空低壓滲碳工藝，通過對其滲碳工藝和材料組織性能進行研究，解決現有滲碳過程中Cr的碳化物先于滲碳體析出等問題。

本發明的技術方案是：

一種16Cr3NiWMoVNbE鋼真空低壓滲碳工藝，將試樣在真空低壓滲碳爐中進行奧氏體化，加熱工藝為三段加熱工藝：加熱速率為5～15℃/min，分別在650±5℃保溫時間30～60min和850±5℃保溫時間30～60min，930±5℃保溫0.5～1.5h在真空低壓滲碳爐內進行滲碳；隨后采用爐冷方式降溫至920±5℃保溫30min；最終采取油淬方式進行冷卻至室溫。

所述的16Cr3NiWMoVNbE鋼真空低壓滲碳工藝，真空低壓滲碳爐進行930±5℃滲碳參數為：滲碳和擴散交替進行，滲碳時乙炔壓力為250～350Pa，乙炔流量為5～25L/min，擴散時氮氣壓力為60～80Pa。

所述的16Cr3NiWMoVNbE鋼真空低壓滲碳工藝，真空低壓滲碳爐進行930±5℃滲碳時，乙炔壓力為250～350Pa，乙炔流量為5～25L/min。

所述的16Cr3NiWMoVNbE鋼真空低壓滲碳工藝，淬火介質為真空淬火油，淬火時間10～20min。

所述的16Cr3NiWMoVNbE鋼真空低壓滲碳工藝，真空低壓滲碳之前，將試樣放入真空低壓滲碳爐內，將其加熱到900～1000℃進行退火處理，隨后將試樣加工成圓片，圓片用于后續真空低壓滲碳熱處理。

所述的16Cr3NiWMoVNbE鋼真空低壓滲碳工藝，工藝模型中關鍵過程參數測定如下，其中：

(1)碳通量分段標定測定

將圓片試樣分別滲碳時間30s、60s、90s、120s，滲碳后的材料用天平進行稱重，分別對滲碳不同時刻的試樣進行碳通量的測定，獲得碳通量隨滲碳變化曲線；

(2)擴散系數