本發(fā)明涉及一種05Cr17Ni4Cu4Nb材料齒輪的輝光離子氮化處理方法，屬于金屬材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

輝光離子氮化處理是近年來發(fā)展起來的一種新型離子轟擊化學(xué)熱處理方法，應(yīng)用領(lǐng)域較為廣泛，它具有高效率、高耐磨性、節(jié)約能源、低勞動強度、對環(huán)境污染少等特點。05Cr17Ni4Cu4Nb材料屬于沉淀硬化型鋼種，該材料具有良好的力學(xué)機械性能，廣泛的應(yīng)用于航空領(lǐng)域，隨著對各領(lǐng)域的深入，對零件的使用壽命都有了更高的需求，在某些領(lǐng)域該材料的疲勞壽命不足是一個主要問題，氮化可以明顯提高材料的疲勞性能，促使氮化件的使用壽命能有較大的提高。但是，該材料在氮化過程中，難以穩(wěn)定的獲得氮化物，出現(xiàn)擴散層和硬度不均勻等現(xiàn)象，對提高產(chǎn)品的使用壽命和合格率形成瓶頸。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，提供一種05Cr17Ni4Cu4Nb材料齒輪的輝光離子氮化處理方法，以提高05Cr17Ni4Cu4Nb材料齒輪的輝光離子氮化處理的擴散層、硬度的穩(wěn)定性，從而解決目前產(chǎn)品合格率低、疲勞性能不足的現(xiàn)象。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：

本發(fā)明的一種05Cr17Ni4Cu4Nb材料齒輪的輝光離子氮化處理方法為，該方法包括備料→粗車→固溶處理→精車→滾齒→沉淀硬化→磨齒→噴砂→氮化→檢→入庫工序。

前述方法中，所述粗車工序為以后精車工序預(yù)留1.5～2mm加工余量。

前述方法中，所述固溶處理工序是將粗車后的零件加熱至溫度800～820℃，保溫30～40min后，再加熱至溫度1040～1050℃，保溫時間90～110min，然后采用油冷的方式冷卻至室溫；固溶處理完成后，零件硬度范圍在28～35HRC。

前述方法中，所述精車工序?qū)⒘慵庸ぶ翀D紙要求的齒坯尺寸。

前述方法中，所述滾齒工序為之后的磨齒工序預(yù)留0.1mm加工余量。

前述方法中，所述沉淀硬化工序是將滾齒的零件加熱至溫度540～560℃，保溫時間90～110min，然后空冷至室溫。

前述方法中，所述噴砂工序采用細小砂粒，清理零件表面，清理過程不改變零件粗糙度。

前述方法中，所述氮化工序之前對零件進行清洗、烘干處理，烘干溫度不超過150℃；氮化過程為五段升溫、加熱和保溫過程；第一段升溫速率為3～3.5℃/min，將溫度加熱至180～190℃，保溫5～10min；第二段升溫速率為2～2.5℃/min，將溫度加熱至300～320℃，保溫5～10min；第三段升溫速率為1.5～2℃/min，將溫度加熱至450～470℃，保溫25～30min；第四段在壓力為220～240Pa下保持升溫速率為1.2～1.5℃/min，將溫度加熱至530～540℃，保溫840～870min；第五段在壓力為220～240Pa下保持降溫速率為1～1.2℃/min，將溫度降至510～520℃，保溫180～200min；然后隨爐冷卻至160℃以下。

前述方法中，所述第四段和第五段中220～240Pa壓力控制過程采用穩(wěn)壓器進行控制，控制精度要求±10Pa。

前述方法中，所述固溶處理、沉淀硬化、氮化工序的控溫過程采用熱電偶測量溫度，采用自動記錄儀表記錄時間，爐溫均勻性要求±5℃；升溫速率控制過程采用自動控制，控制精度要求±0.5℃/min。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的方法所采用的工藝可節(jié)約能源；可提高05Cr17Ni4Cu4Nb材料齒輪的輝光離子氮化處理的擴散層、硬度的穩(wěn)定性；很好的解決了目前產(chǎn)品合格率低、疲勞性能不足的技術(shù)問題。零件的耐磨性得到了明顯提高，延長了零件的使用壽命和運行的可靠性，克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明，但不作為對本發(fā)明的任何限制。

一種05Cr17Ni4Cu4Nb材料齒輪的輝光離子氮化處理方法，其特征在于：包括備料→粗車→固溶處理→精車→滾齒→沉淀硬化→磨齒→噴砂→氮化→檢→入庫工序。所述粗車工序為以后精車工序預(yù)留1.5～2mm加工余量。所述固溶處理工序是將粗車后的零件加熱至溫度800～820℃，保溫30～40min后，再加熱至溫度1040～1050℃，保溫時間90～110min，然后采用油冷的方式冷卻至室溫；固溶處理完成后，零件硬度范圍在28～35HRC。所述精車工序?qū)⒘慵庸ぶ翀D紙要求的齒坯尺寸。所述滾齒工序為之后的磨齒工序預(yù)留0.1mm加工余量。所述沉淀硬化工序是將滾齒的零件加熱至溫度540～560℃，保溫時間90～110min，然后空冷至室溫。所述噴砂工序采用細小砂粒，清理零件表面，清理過程不改變零件粗糙度。所述氮化工序之前對零件進行清洗、烘干處理，烘干溫度不超過150℃；氮化過程為五段升溫、加熱和保溫過程；第一段升溫速率為3～3.5℃/min，將溫度加熱至180～190℃，保溫5～10min；第二段升溫速率為2～2.5℃/min，將溫度加熱至300～320℃，保溫5～10min；第三段升溫速率為1.5～2℃/min，將溫度加熱至450～470℃，保溫25～30min；第四段在壓力為220～240Pa下保持升溫速率為1.2～1.5℃/min，將溫度加熱至530～540℃，保溫840～870min；第五段在壓力為220～240Pa下保持降溫速率為1～1.2℃/min，將溫度降至510～520℃，保溫180～200min；然后隨爐冷卻至160℃以下。所述第四段和第五段中220～240Pa壓力控制過程采用穩(wěn)壓器進行控制，控制精度要求±10Pa。所述固溶處理、沉淀硬化、氮化工序的控溫過程采用熱電偶測量溫度，采用自動記錄儀表記錄時間，爐溫均勻性要求±5℃；升溫速率控制過程采用自動控制，控制精度要求±0.5℃/min。

實施例

本例是一種05Cr17Ni4Cu4Nb材料齒輪的輝光離子氮化處理加工工藝，該工藝包括如下工序：備料→粗車→固溶處理→精車→滾齒→沉淀硬化→磨齒→噴砂→氮化→檢→入庫。本例是在該材料經(jīng)過固溶處理+沉淀處理后，增加一道輝光離子氮化處理工序。輝光離子氮化工序是將零件按照工藝參數(shù)；升溫速率分別為3～3.5℃/min、2～2.5℃/min、1.5～2℃/min、1.2～1.5℃/min、1～1.2℃/min，每段溫度分別為180～190℃、300～320℃、450～470℃、530～540℃、510～520℃，每段保溫時間各為5～10min、5～10min、25～30min、840～870min、180～200min，第四、五段為氮化保溫溫度，使用的壓力為220～240Pa，第五段結(jié)束后隨爐冷卻至160℃以下。

按照上述工序進行加工時，粗車工序為以后精車工序預(yù)留1.5～2mm加工余量。固溶處理工序為零件在有效工作溫度范圍內(nèi)，加熱至溫度800～820℃，保溫30～40min后，再加熱至溫度1040～1050℃，保溫時間90～110min，然后采用油冷的方式進行冷卻至室溫。固溶處理完成后，硬度范圍在28～35HRC。精車工序為零件圖紙齒坯尺寸。滾齒工序為滾齒齒形加工，為以后磨齒留余量0.1mm。

硬化處理工序為在有效工作溫度范圍內(nèi)，加熱至溫度540～560℃，保溫時間90～110min，然后空冷至室溫。噴砂處理工序為采用細小砂粒，清理零件表面，零件粗糙度噴砂前后未發(fā)生改變。氮化工序包含五段升溫、兩段氮化保溫和冷卻。，升溫速率分別為3～3.5℃/min、2～2.5℃/min、1.5～2℃/min、1.2～1.5℃/min、1～1.2℃/min，每段溫度分別為180～190℃、300～320℃、450～470℃、530～540℃、510～520℃，每段保溫時間各為5～10min、5～10min、25～30min、840～870min、180～200min，第四、五段為氮化保溫溫度，使用的壓力為220～240Pa，第五段結(jié)束后隨爐冷卻至160℃以下。前所述固溶處理、沉淀硬化、氮化工序的控溫過程采用熱電偶測量溫度，采用自動記錄儀表記錄時間，爐溫均勻性要求為±5℃，壓力控制過程采用穩(wěn)壓器進行控制，控制精度要求±10Pa，升溫速率控制過程采用自動控制，控制精度要求±0.5℃/min。

本發(fā)明的基本原理：05Cr17Ni4Cu4Nb材料為沉淀硬化型鋼種，其典型的熱處理加工方式為：固溶+沉淀硬化處理，本發(fā)明是在沉淀硬化處理后增加一道輝光離子氮化處理工序。有效的提高零件耐磨性和零件輝光離子氮化的擴散層均勻性、質(zhì)量穩(wěn)定性。

固溶處理：是將合金加熱當適當?shù)臏囟龋刈銐蜷L的時間，使一種或多種組成物質(zhì)固溶于基體之中，然后以足夠的冷卻速度進行冷卻，以得到過飽和固溶體的工藝方法。

沉淀硬化：由于過飽和固溶體中形成G-P區(qū)或沉淀析出物引起的時效硬化。

噴砂：將零件表面的防氧化膜層清除。

輝光離子氮化：在真空的容器中高壓電場作用下，氮的正離子轟擊零件表面，使其加熱并奪取電子后形成氮原子，滲入到金屬表層的氮化方法。