AMS2759-5D中文版.doc

马氏体不锈钢零件的热处理1. 范围本规范连同AMS 2759中提及的钢的热处理的一般要求一起，构成了马氏体不锈钢零件热处理的要求，涉及的零件在AMS 2759中作了规定。1.1 应用 本规范适用于以下钢制造的零件：403、410、416、420、422、431、440C型和GREEK Ascoloy（UNS S40300、S41000、S41600、S42000、S42200、S43100、S44004、和S41800）。2.有关文件在采购单有效期内的下列文件的出版物均作为本规范的一部分。除非特别规定了一个专门的文件版本, 供应商可以按文件得补充修订版执行, 当参照的文件出现了更改而又未指定补充文件, 则使用该文件的上次版本。2.1 SAE出版物：SAE，400 Commonwealth Drive, Warrendale, PA 15096-0001或中的现版出版物。AMS 2759 钢零件热处理的一般要求ARP 1820 评价表面显微组织的统计方法2.2 ASTM出版物 ASTM，100 Barr Harbor Drive, P.O.Box C700，West Conshohocken，PA 19428-2959或www.ASTM.org中的现版出版物。ASTM E 380 不锈钢零件清洗和除锈3. 技术要求3.1 热处理应符合AMS 2759和本规定的要求。3.2 设备应符合AMS 2759的要求。对于退火、不完全退火、硬化、校正、消除应力和烘烤所使用的炉子，其温度均匀性应达到25（14）；对于回火使用的炉子，其温度均匀性应为15（8）。3.3 加热气氛当加热温度超过1250（677）时，相应于各种不同类型（见3.3.1节）零件所允许使用的热处理气氛（见3.3.2节）列于表1；当零件加热温度小于等于1250（677）时可随意使用A级、B级、C级气氛（见8.2节）。表1气氛（1）（2）零件类型（1）A级B级（4）C级1类允许允许允许2类允许禁用（5）允许（6）3类允许允许禁用4类允许允许（6）禁用注释：（1）对于要在1000 F (538 C)以上回火的零件，应禁止在含氢气气氛中奥氏体化。允许在含氢气气氛中退火。（2）当有精加工表面存在时，不允许在1800 F (982 C) 以上使用含氮气的气氛。（3）见3.5 1 2节。（4）对431材料和加热获得180 ksi (1241 MPa)以上强度的任何合金，不允许使用恒温和含碳的氮气气氛。（5）允许使用经控制不会产生如3.5 1节叙述的增碳或增氮现象的气氛。（6）假如专门要求须控制所有表面的碳含量时，则禁止使用。3.3.1零件类型热处理操作人员应确定零件类型。1类：热处理后所有表面机加余量大于等于0.020英寸（0.51mm）的零件以及具锻造，铸造，热轧表面，热处理后须机加掉的零件。除非被告知零件所有表面都留有0.020英寸（0.51mm）加工余量，否则热处理操作人员应将其视为无加工余量并按相应的2、3或4类零件进行控制。2类：锻件、铸件、薄板、带材、中厚板、棒材、条形钢、管材或带热轧表面的挤压件，热处理后须保留工件表面而不再机加。3类：有最终机加表面或热处理后机加余量小于0.020英寸（0.51mm）或带有防护涂层的零件。4类：同时具备非机加（例如，锻造、铸造或热轧的表面）和精加工表面/半精加工表面（例如，精加工表面，或加工余量小于0.020英寸（0.51mm）的表面），热处理后必须进行局部机加的零件。 假如不能确定零件的类型，则按3类零件处理。3.3.2 气氛类别A类：氩气、氢气、氦气、氮气、氮-氢混合气体、真空或中性盐浴。不允许使用由氨气分解成的氮气。B类：吸热型、放热型或含碳的氮基气氛（见8.2节）。C类：空气或燃烧产品。3.3.3 气氛：应控制炉子的气氛以保证热处理零件表面符合3.5.1节的要求。盐浴沪应按照AMS 2759的要求进行检测。 露点：炉内或者炉内工作区，氢和含氢混合物和大气的露点应小于等于-40 F (-40 C)。3.3.4 保护涂层：经工程部门批准认可，允许使用适当的保护涂层或镀层（见8.3节）。3.4 工序3.4.1 酸洗：除1类零件外其余零件，在使用铅、锌合金或其它低熔点材料制备的模具成形后进行热处理钱应按照ASTM A 380 进行酸洗。3.4.2预热：对于先前已热处理至硬度大于HRC35或具有截面厚度剧烈变化、尖锐凹角、带最终精加工表面或焊接件、冷变形、冷校正件，具孔洞、薄边或带小圆角凹槽或导轨的零件，建议在1200-1500（649-816）进行预热，在零件加热温度超过1500（816）之前，先将装有零件的炉子稳定在上述温度。3.4.3 保温：根据AMS2759有关规定，对加热介质或零件的温度进行控制，将炉子温度保持在表2或表3规定的设定温度，保持到本文规定的保温时间。保温时间的计算应是当所有的控制、指示和记录热电偶都达到设定温度时开始。假如按AMS2759规定使用负载热电偶，则保温时间起算应是当零件温度达到按炉子温度容差计算的炉子设定温度范围的下限时。 镀铜或其它类似对辐射热有反射的涂层应至少增加50%的保温时间，当使用负载热电偶时除外。3.4.4 退火：将零件加热到表2规定的温度，保温至表4规定的时间，而后以表2规定的速率冷却至表2规定的温度，然后空冷到室温。采用等温退火可以获得与此相当的硬度和显微组织。等温退火系指将零件加热到表2规定的温度保温至表4规定的时间，而后冷却至低于临界点，保温足够的时间以完成相变，然后空冷到室温。3.4.5 不完全退火（消除应力）：在硬化之前，除431零件的加热到1150-1200（621-649），440C零件加热到1250-1350（677-732）外，其余零件加热到1350-1450（732-788），保温表4规定的时间，然后冷却至室温进行不完全退火或消除应力。3.4.6 硬化（奥氏体化和淬火）加热到表2所述的奥氏体化温度，按照表4要求的时间保温，按照表2淬火，完成硬化，在正火前，零件冷却淬火剂温度或其温度以下。3.4.7正火：将淬火零件加热到获得要求性能的温度。每种合金获得到相应抗拉强度的推荐回火温度和淬火见表3。保温时间不少于2小时+ 1小时/英寸（25mm）厚度（不足1英寸（25mm）时，按1英寸计算）。厚度的规定参照AMS 2759。当采用载荷热电偶时，保温时间应不少于2小时。允许重复回火，当进行重复回火时，每次回火之间零件应冷至室温（或其以下，如果规定）。零件可以在300（149）保温2小时， 进行快速回火。如果回火温度低于325（163），快速回火温度应低于回火温度25（14）3.4.8 校正：经工程部门批准认可，以及没有规定工序时，应按照下列方式进行校正： 硬化零件：在回火过程中或回火后进行校正。 硬化和回火的零件：可以进行室温校正或将零件加热到低于回火温度至少50（28）的温度进行热校正。除非另有规定，无论回火后进行过室温校正或是热校正，随后都应在低于回火温度至少50（28）的温度进行应力释放处理。零件回火期间经校正以后，允许进行重复回火，但其回火温度不得超过上次回火温度。3.4.9回火后消除应力：工程部门要求作回火后消除应力处理时，消除应力应在零件完成硬化和回火处理后进行。即将零件加热到低于回火温度50（28）的温度，至少保温1小时+1小时/英寸（25mm）零件厚度（厚度不足1英寸时以1英寸计）的时间。当采用载荷热电偶时，保温时间应至少为1小时。硬化和回火后经喷丸、滚制螺纹的零件，禁止进行应力释放处理。3.5 性能：零件应符合工程部门认可的硬度要求。如果拉伸强度为180-200ksi（1241-1379MPA）的403和410型合金的未规定最大硬度时，其最大硬度为44HRC。拉伸强度为180-200ksi（1241-1379MPA）的431型合金的最大硬度为47HRC。3.5.1 表面污染：当使用盐浴炉、保护气氛炉和填充介质加热时，当零件加热温度超过1250（677）且其任一表面加工余量小于0.020英寸(0.51mm)时，应加以控制，以防止其产生增碳、增氮和出现全脱碳层（见节），其部分脱碳层深度应小于0.005英寸(0.13mm)，或者脱碳严重程度由Knoop硬度换算成的HRC硬度值为5。其晶间氧化应不超过0.0007英寸（0.018mm），对脱碳层总深度的拒收评判应是以其显微硬度读数低于心部硬度20个Knoop硬度（或相当的硬度值）的点位起算。评判脱碳的严重程度系指在距表面0.0003英寸（0.008mm）深度处的HRC硬度值（以Knoop硬度换算成的HRC值）与心部硬度的差别。增碳、增氮的评判是通过检测距表面0.0003英寸（0.008mm）深度处的显微硬度不超过心部硬度20个Knoop硬度单位（或相当的硬度值）。上述试验按3.6.1节的规定进行。本节要求也适用于热处理操作的累积结果，譬如正火后的奥氏体化或奥氏体化后的重复奥氏体化处理，（见节）。当重复热处理时，原始试样或试样的一部分应随同零件一道处理，待热处理全部完成后再行测试。 除非预先告知零件所有表面留有0.020英寸（0.51mm）加工余量，否则热处理人员应把热处理零件视作其表面加工余量小于0.020英寸（0.51mm），而对热处理气氛进行控制，以确保零件符合表面污染的要求。 对于热处理后需机加，但其所有加工面的加工余量小于0.020英寸（0.51mm）的零件，当考虑到热处理变形等因素，热处理后机加时，可以将超过3.5.1节要求的污染物除去并经每炉的试验（见节）验证，这种情况下，也可将这批零件重新归类为3.3.1节的1类，而不必在热处理时用3.5.1节的要求对其进行限制。 专门用于所有污染表面进行去除的零件热处理的炉子不要求进行检测。 热处理操作人员有责任确定设备内的零件是否经历了重复热处理操作，从而导致产生如3.5.1节所叙述的过度表面污染。3.6 试验方法应符合AMS 2759和下列条款的要求。3.6.1 表面污染：试验按照ARP1820规定的显微硬度法或与此相当的方法，即对表面层的视厚度放大至少3X。当认可的质量保证部门和批准时，可以采用其它显微硬度法。使用的试样应与零件同种合金，除非另有规定，试样应为新淬火状态，此外，为确定是否存在全脱碳、增碳、增氮，应制备合适的金相试样，经腐蚀后在250X下观察测定。 假如随后所有机加表面的加工余量超过0.002英寸（0.05mm）时，节的重新分类试验可以采用任何一种显微硬度法。4. 质量保证条款检验的职责、试验分类、取样、审核、登记、记录和报告等应符合AMS 2759和下列4.1节和4.2节的规定。4.1 试验的分类分为验收试验，定期试验和试生产试验，依照AMS 2759和4.1.1节至4.1.3节的规定执行。4.1.1 验收试验：对于回火温度低于700 F (371 C)的零件，表面污染测试(3.5.1)应作为验收试验在每批零件上进行测试。也可以采用4.2节规定的替代的取样方案。412定期试验：表面污染测试（3.5.1）是定期试验项目，每个使用的炉子使用的每种气氛每月都应该进行表面污染测试（3.5.1）。4.1.3 试生产试验：表面污染测试（3.5.1）是试生产试验项目，每个使用的炉子使用的每种气氛在热处理前都应该进行表面污染测试（3.5.1）。4.2 替代的取样方案允许使用能够满足4.1.1节要求的替代试验方案进行热处理工艺验证，工艺验证是通过对热处理稳定性和可行性的统计工艺控制（SPC）来进行的。4.2.1 当产品和工艺参数的统计评价显示其所有测量值都处于设定的控制极限之内时，我们就认为该工艺是稳定的。4.2. 2 当所有零件实施的工艺具有至少1.33CPK及90%的可信度时，我们就认为该工艺是可行的。注：CPK取自CPL和CPU中的较小值，CPL和CPU分别由公式1和公式2确定：CPL=（X-LSL）/3 （公式1）CPU=（USL -X）/3 （公式2）其中：X=工艺平均值LSL=规范的下限USL=规范的上限*：规范值范围系由供应商提供的指标值确定。=估计的标准偏差4.2.3 替代的试验方案应包含下列几方面： 对热处理工艺参数和产品性能（3.5节）的试验结果的控制情况和生产能力的统计分析。 对关键工艺参数和产品性能测试结果（3.5节）形成控制计划的文件，当工艺参数出现变更时，也应重新进行工艺能力的评判测定。 对热处理工艺参数和产品性能（3.5节）的试验结果进行定期审计，以验证其连续控制能力。 每月或工程授权部门或工艺控制部门要求时，按3.5.1节的规定检测脱碳。5. 运输准备按照AMS 2759。6. 认可按照AMS 27597. 拒收按照AMS 27598. 注释根据AMS 2759和下列条款说明：8.1 位于左旁的竖直粗线（|）标记是为了便于查阅者看清技术修订的区域，并非对该规范先前版本的编辑更改，而文件左面的符号（R）系指规范的全面修订，包括技术修订。更改粗线和符号（R）不用于原始版本或仅含编辑更改的规范。8.2 含有超过5%含量的H2、CO或CH4的B级气氛在低于1400（760）加热时可能引起爆炸或燃烧。8.3 当对零件施加保护镀层或涂层，如镀铜时，仍旧要求对加热气氛进行控制，并应对表面污染物进行检测。8.4 AMS使用的术语在ABP1917中以及下文作了具体阐述：8.5 以英寸/磅单位注明的尺寸和性能是原始度量单位。以公制单位注明的尺寸和性能与原始单位相当的度量单位。仅供参考。86 关键词： 钢，零件，马氏体，退火的，回火的，试生产试验。表2-退火和奥氏体化的温度及淬火介质材料牌号退火温度，F退火温度，C奥氏体化温度，F奥氏体化温度，C淬火介质(1)403 1550 (2) 843 (2) 1800 (3)982 (3) 油,聚合物410 1550 (2) 843 (2) 1800 (3)982 (3) 油,聚合物416 1600 (2) 871 (2) 1825996 油,聚合物420 1600 (2) 871 (2) 1875 1024 油,聚合物422 1600 (4) 871 (4) 1925 1052 油,聚合物或盐(5) 431 1600 (6) 871 (6) 1875 1024 油,聚合物或盐 (5) (7) 440C 1650 (2) 899 (2) 1925 1052 油,聚合物(7) Greek Ascoloy 1550 (2) 843 (2) 1825996 油,聚合物注释：1.除431制备的零件外，最大厚度小于0.25英寸（6.4mm）的零件只要不装载过密，允许空冷或在其他气体中冷却。对于最大厚度达到1英寸（25.4mm）的零件，允许进行强制气淬。2. 以不超过50 F (28 C) /小时的冷却速率冷却到1100 F (593 C)以下，并空冷至室温。3. 为减少薄壁件的翘曲，允许使用1750 F (954 C) 的奥氏体化温度。4. 以不超过50 F (28 C) /小时的冷却速率冷却到1300 F (704 C)以下，在 1300 F (704 C)保温 5- 7 小时, 以不超过50 F (28 C) /小时的冷却速率冷却到1000 F (538 C)以下，并空冷至室温。5. 盐浴温度为375-525 F (191 - 274 C)。在盐浴中保温10-15分钟。拿出零件并空冷至室温。6. 空冷至室温后，加热到1200 F (649 C) 保温10-12小时并空冷。7. 淬硬后，在-90 F (-68 C)或更低温度冷处理不少于两小时。表3-回火温度，F (C) (1)材料牌号最小抗拉强度100 ksi (689 Mpa) (2)最小抗拉强度范围115-125 ksi(793- 862 (Mpa) (2)最小抗拉强度160 ksi(1103 Mpa) (2)最小抗拉强度180 ksi(1241 Mpa) (2)最小抗拉强度范围195- 200 ksi(1344 -1379 Mpa) (2)403 1300 (704) (3) 1075 (579) (3) -500 (260) (3)(4) -410 1300 (704) (3) 1075 (579) (3) -500 (260) (3)(4) -416 1300 (704) (3) 1075 (579) (3) -500 (260) (3)(4) -420 (5) 1300 (704) (3) 1075 (579) (3) -600 (316) (3) 422 -1050 (566) (3) -431 -1200 (649) (3)(6) -550 (288) (6)(7) 550 (288) (6)(7) 440C (6)(8) -Greek Ascoloy -1075 (579) (3)(9) -600 (316) (3) 注释：1. 403, 410, 416, 和Greek Ascoloy不应在700-1000 F (371- 538 C)回火，420, 422, 和431不应在700- 1075 F (371- 579 C)回火。当工程部门批准时，403, 410, 416, 和Greek Ascoloy在1000-1150 F (538-621 C) 范围内回火至135 -145 ksi (931-1000 MPa)最小抗拉强度是允许的。2. 凡未标明数据的栏目即表明该钢种不推荐采用该拉伸强度范围。3.推荐的。4. 一些材料规范规定的材料制备的零件可能在该温度无法达到该强度范围。5. 420在300 F (149 C)回火达到最小硬度为52 HRC；在400 F (204 C)回火达到最小硬度为50 HRC；在600 F (316 C)回火达到最小硬度为48HRC。6. 要求至少进行二次回火。对于尺寸稳定性要求高的零件，在第一次和第二次回火之间，建议应将零件冷却至-90 F (-68 C)或者更低进行冷处理至少两小时。7. 强制的。8. 440C在325 F (163 C)回火达到最小硬度为58 HRC；在375 F (191 C)回火达到最小硬度为57 HRC；在450 F (232