[发明专利]一种提高航空发动机轴承用8Cr4Mo4V钢力学性能的微渗碳工艺

说明书

本发明属于热处理技术领域，涉及一种航空发动机轴承用8Cr4Mo4V钢微渗碳处理方法。一种航空发动机轴承用8Cr4Mo4V钢微渗碳处理方法，包括步骤1、将8Cr4Mo4V钢进行球化退火处理、步骤。2、将球化退火处理后的8Cr4Mo4V钢进行微渗碳淬火处理。步骤3、将微渗碳淬火处理后的8Cr4Mo4V钢进行三次高温回火。本发明专利是针对8Cr4Mo4V钢制轴承零件的热处理，采用气氛调控炉加热固溶处理，通过调节碳势，使表层的碳含量升高以达到表层碳浓度提高的效果，同时回火后使表面产生残余压应力，显著提高8Cr4Mo4V钢的表面层硬度、耐磨性、冲击韧性和旋转弯曲疲劳极限强度。本发明对设备要求不高，操作简单，且成本较低，具有较高的实用价值。

技术领域

本发明属于热处理工艺技术领域，涉及一种提高航空发动机轴承用8Cr4Mo4V钢力学性能的微渗碳工艺。

背景技术

8Cr4Mo4V钢是一种具有极高承温能力的第2代钼系高合金轴承钢，广泛应用于DN值低于2.4×10⁶航空发动机主轴轴承。8Cr4Mo4V现有热处理主要以获得马氏体为主，经淬火+回火处理后，能够获得较高的硬度，但是冲击韧性和耐磨性偏低。渗碳是指使碳原子渗入到钢表面层的过程，使低碳钢的工件具有高碳钢的表面层，再经过淬火和低温回火，使工件的表面层具有高硬度和耐磨性，而工件的中心部分仍然保持着低碳钢的韧性和塑性。渗碳技术一般适用于低碳钢或低合金钢，渗碳效果较好，缺点是对设备有特殊要求，且成本也较高。8Cr4Mo4V钢作为高碳钢的一种，其基体内碳含量几乎达到饱和，如果要对8Cr4Mo4V钢进行渗碳处理，碳势的调控是一大难点，碳势过高或者过低都会造成渗碳效果不佳，甚至会使力学性能下降。

本发明与传统的渗碳方式不同，是在8Cr4Mo4V钢进行热处理的同时，通过调控气氛保护炉碳势，对其进行微渗碳处理，不仅可以使表面获得高硬度和表层压应力，提高疲劳性能，还可以使心部保持良好的韧性，使8Cr4Mo4V钢得到优良的综合力学性能。

发明内容

鉴于现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种提高航空发动机轴承用8Cr4Mo4V钢力学性能的微渗碳工艺，经过热处理后8Cr4Mo4V钢表层实现微渗碳处理，显著提高钢的表面层硬度、冲击韧性和旋转弯曲疲劳极限强度等综合力学性能指标。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案。

一种提高航空发动机轴承用8Cr4Mo4V钢力学性能的微渗碳工艺，包括以下步骤：

步骤1、将8Cr4Mo4V钢进行球化退火处理。

步骤2、微渗碳淬火处理：将球化退火后的8Cr4Mo4V钢置于气氛保护炉内，固溶加热及保温，气氛保护炉采用甲醇和丙烷进行碳势调节，采用氧探头测定碳势并自动调节，随后冷却试样。

步骤3、将淬火后的8Cr4Mo4V钢置于气氛保护炉或者真空炉内，从室温以8-10℃/min升温至550℃，保温2.5h，随后取出试样空冷至室温，需要进行三次高温回火。

进一步地，所述步骤1中，球化退火操作为环坯锻后放入灰冷后，灰冷温度达到400-500℃之间时，进行球化退火操作。要求锻后至球化退火之间的时间小于等于16h。退火前将锻坯装箱，并将箱子摆放至退火炉内的有效温区内，预热温度为700-750℃，预热时间为3h，然后加热至830-860℃，保温时间为6-7h，然后随炉冷却至720-750℃，保温时间为11-12h，然后以20℃/h的速度冷却至680℃，然后随炉冷却至500-550℃出炉空冷。

进一步地，所述步骤2中固溶加热及保温升温过程是从500℃以下以8-10℃/min的速率升温至840℃~860℃，在840℃~860℃保温30~40min，然后以3~6℃/min的速率升高到1000℃~1020℃保温15~30min，接着以6℃/min的速率升温至1075℃~1110℃，保温5~20min。