30CrMnsiA钢氮基保护气氛淬火工艺.pdf

航 夭 工 艺 2 0 0 1 年 1 0 月 第 5 期 3 0 C r M n S i A 钢氮基保护气氛淬火工艺 湖北三江航天集团江北机械厂张 朔何新宇 文摘介绍了用经过甲 醇裂解气净化的氮墓保护气氛直接通入底开式井式淬火炉内 可保证 3 0 C r M n S i A钢件加热淬火保护气氛 生 产实践证明 该工艺方法操作方便 安全可靠 可保证3 0 C r M n S i A 钢件的热处理质量 主题词3 0 C r M n S i A钢氮墓保护气氛 淬火 工艺 1 引言 某型号发动机壳体采用 3 0 C r M n S i A钢薄板 卷焊制造 在空气井式电炉中热处理 虽然使用 3号热处理保护涂料进行加热保护 但难免产生 氧化脱碳 影响 质量 而且 采用3 号热处理保 护涂料进行加热保护 涂刷工艺操作要求严格 生产准备周期长 影响了生产进度 为此 选用 氮基保护气氛加热 采用 P S A制氮设备及后级 净化装置制备氮基保护气氛后直接通人淬火炉 内 实现对工件淬火加热保护 经工艺试验及生 产实践证明 此工艺可保证壳体的热处理质量要 求 提高生产效率 2 氮基保护气氛的制备 2 1氮基保护气氛的特性 氮基保护气氛是以氮气为 基加人少量的 碳氢 化合物 甲醇 乙醇 丙烷等 制备而成 炉内 直接生成或炉外制备 的一种热处理保护气氛 一般来说 氮基保护气氛应含有少量的还原性气 体 如C O H 等 以 防 止微量氧的 作用 常 用 的氮引呆 护气氛大体 L 包括中性气氛 碳势气氛 及氮一甲醇基气氛等 中 性气氛是指加热时对钢 不氧化 不脱碳 不渗碳 且具有一定的还原性 氮基气氛 含C O H 2 为 2 4 a 可用于高 低 温加热保护 适用于各种热处理工序 碳势气氛 收稿日期 2 0 0 1 0 7 3 0 1 6 是指具有一定的碳势氮基气氛 这种具有一定碳 势的 气氛含 有活 性成分 包括C O 玫 C 0 2 q 和甲烷等 为了使被加热钢件表层的含碳量不 增不减 可按需要根据钢的含碳量 合金元素的 含量 热处理工艺及炉罐的密封性能来调整炉内 成分 以达到炉气中的碳势与钢件的含碳量相平 衡 适用于高碳钢 中碳钢的保护加热 氮一甲 醇基气氛是由 N 2 和甲醇通过人 工混合 在高温 下制成的一种氮混合气氛 它的特色是气氛中的 C O 践 的含量可通过改变甲醇的添加量加以 调 节 含C O H 2 可达6 0 以 适应不同的 热处理 工艺要求 2 2 氮基保护气氛的 制备 试验用氮基保护气氛采用 P S A制氮机提供 粗氮 氮气纯度为 9 9 以上 粗氮通过纯化装 置时 粗氮中的残氧同甲醇裂解机提供的 H 化 合成水 然后经过吸附干燥 去除水分 获得氮 基 保护 气氛 其 组成为 q 2 0 x 1 0 露 点一 4 0 C O H 2 4 00 8 9 8 9 9 6 下区 1 2 4 8 4 009 8 1 0 3 1 0 4 第 2 一 次 上区 1 1 8 2 4 0 1 0 0 中区 I 1 1 8 5 J 4 0 1 0 0 8 9 1 0 3 下区 1 1一11 1 3 0 I一 4 0 9 1 1 0 1 1 1 6 5 应用 根据上述试验结果 我们对 3 0 C r M n S i A钢 制壳体进行了氮基保护气氛淬火处理 处理工艺 为 预热5 5 0 0C X 4 5 m i n 淬火加热9 0 0 C X 4 5 m i n 油冷十回火 4 8 0 0C X 1 2 0 m i n 空冷 淬火加热时 炉内氧势为9 8 0 1 0 0 0 m V 炉压为 1 0 0 P a 壳体 保护气体气氛加热淬火后脱碳情况及机械性能见 表 4 可以 看出 除 2 壳体上区 试片双面全脱 碳层深度较大超差外 其余指标全部合格 壳体 上区试片双面全脱碳层深度较大的原因是该试片 原始组织中 存在魏氏 组织铁素体 在零件淬火前 对脱碳试片 进行金相检查时 发现 2 2号 试片魏 氏 组织铁素体深度为 0 2 r n m 2 5号 2 8号试片 魏氏组织铁素体深度分别为0 4 5 m m和0 3 2 m m 这些试片在淬火加热时一部分魏氏组织铁素体发 生转变 成为全脱碳层 用氮基保护气氛淬火处理的 壳体进行机械加 2 朋1 年 10月 航 天 工 艺第 5 期 工时 切削性能良好 壳体机加工后 经 7 85M P a 1 0 n U n 水压试验检验 全部合格 6 结束语 a 氮基保护气氛适宜做 3 0 C r M n s 认 钢制壳 体的锌火加热保护气氛 经工艺试验及生产应用 表明 该气氛操作方便 可保证 3 0Cr M n S 认 钢 件的热处理质量 b 用氮基保护气氛加热淬火工件 可替代 3 号热处理保护涂料 可消除涂料对操作者的危 害 降低劳动强度 安全可靠 提高生产效率 c 氮基保护气氛对存在异常组织 魏氏组织 铁素体 的 3 0crMns认 钢板加热保护效果不理 想 尤其是在淬火炉的上部 基本上没有效果 有待今后进一步试验研究解决 壳体 组号 圆简编号 双面全脱 碳层深度 4二 机械性能 黔金 属一 焊 接 招 头 抗拉强度 MP a 屈服蝇度 州田合 延伸率 抗拉强度 材 P 皿 无裂纹 弯曲角 冲击韧性 xl 少 j mZ 1 2 上 一 1 1 3 21 0 34l 4 卫04 一 1 041 04 51 06 2 中 一 加 1 1 3 1一 1 刃 一 一1 1 2 9 1 40 9 2 9 4 8 85 29 下 00 1一 1 05 6 1 一 1 7 9 4o 1 8 2 5 7 9 5 2 25 上 0221 1 2 01 05 9 1 21 1 3 8 裸 口 1 0 2卯94 2 3 中 1 1 731一 l 31 1 7 3 叼 9 58 6 9 7 2 下 一 1 1 5 41 0 3 1 1 511 1 1 5 6 1 4o一一 9 1 1 11 上接第3 页 薄膜镜面的基础面形 材料的选择是至关重要 的 薄膜镜面所用的材料应是零膨胀系数 均匀 性应力都应是 1 级的 基底材料选用应与被加工 的薄膜镜的材料相一致 由于经费原因 我们最 终加工的薄膜镜选用了 玻璃 而基底材料选 用了 大理石 尽管二者密度相近 但温度系数材 料均匀性及应力却大不相同 两者在粘接时也存 在着粘接应力 在粘接状态下 将薄膜镜的面形 加工到 己 4 沪 一 V 而当反射镜从基底上取下之 后 面形已毫无精度可言 变化之大也是我们始 料不及的 面形变化是必然的 最终的目的是通 过面 形调整机构将变坏的面形调整回 来 并达到 预期的效果 从面形调整的过程来看 调整机构 具有较高的 灵敏度及较大的 调整范围 调整过程 中面形也变化很大 PV 值从 2 8 i m 缩减到 7 sim 变 化了Z mm 如果 基础面 形较好 能高 于 2 一 3个光圈 预计调整后的效果可以达到 己 4伊一 V 超轻量化光学系统的制造是空间光学的发展 必然需要 探讨先进的超薄镜面的 制造技术是我 们今后的首要任务 随着自 适应光学技术的发 展 可以进行自 适应调整的薄膜镜面必有广阔的 应用 参考文献 IJ 几B Urg J t RP J D g e l 肠 ghtw ei ght 皿rror technof o g 二 u ng a 而几 俪esh 民t w ithacti v e ri 硕 d s U p p 叭 s p l E1 998 3 3 5 6 6 90一 7 0 1 Z R o E e r Ang 目 B u d 勿 M日 n i n N ext G e n e o nS P a c Tejes c 甲 e 二 a m o n o 11 面c n 山 d ate S P I E1 996 2 即7 3 5 4 一 3 5 6 3 H M M山 l i n and