1、中华人民共和国航空行业标准H/Z 343-2001 可控氨基保护气氛热处理2001- 11-15发布2002-02-01实施国防科学技术工业委员会发布HB亿343-2001前本标准由中国航空工业第一集团公司提出。本标准由航空材料热工艺标准化技术归口单位归口。本标准起草单位:北京航空材料研究院、成都飞机工业(集团)公司口本标准主要起草人:佟小军、吴瑞豪。本标准为首次发布。中华人民共和国航空行业标准可控氨基保护气氛热处理HB/冗343-2001 1 范围本标准规定了可控氨基保护气氛热处理的工艺材料与气氛制备、设备与工装、工艺制度、工艺过程控制、质量控制及检验等有关要求。本标准适用于航空用结构钢制件
2、(含渗碳制件渗碳后)的可控氮基气氛保护洋火热处理，其它产品也可参照执行。2 引用标准F列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。在标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。GH 338 -1992 工业甲醇GB/T 394. 1 - 1994 工业酒精GH/T678一1990化学试剂乙醇(无水乙醇)HB 5168 - 96 金属布氏硬度试验方法HB 5172-96 金属洛氏硬度试验方法阻5173-96 金属维氏硬度试验方法HR 5354 - 94 热处理工艺质量控制而5413- 88 热处理用氮气出6735- 93
3、航空结构钢薄脱碳(含合金贫化)层和增碳(含增氮)层深度测定方法H13jZ 136 - 2000 航空结构钢热处理工艺HB/z 159 - 2001 航空用钢气体渗碳、碳氮共渗工艺田lz191- 91 航空结构钢不锈钢真空热处理说明书3 工艺材料与气氛制备3.1 保护气体采用氮气添加富化剂作保护气。氮气可由分子筛空分法、薄膜空分法、深冷空分法等制氮方法生产或采用瓶装氮气。氮气使用中纯度允许不低于98%，其它应符合阻5413中工业氮气的有关规定。国防科学技术工业委员会2001一11-15发布2002-02-01实施HB/Z 343 - 200 1 3.2 富化剂富化剂一般采用元水乙醇或甲醇，也可采
4、用工业酒精。无水乙醇应符合GB/T678的有关规定，甲醇应不低于GB338中等品的规定，工业酒精应不低于GB/T394. 1中一等品的规定。3.3 氮基保护气氛3.3.1 氨基保护气氛制备方法氨基保护气氛可采用下列方法之一进行制备:a)通过流量计向气氛加热炉内通人氮气，当炉温大于750C以上时通过控制装置向炉内滴人元水乙醇、工业酒精或甲醇进行裂解，直接生成可控氨基保护气氛;b)将在甲醇裂解装置内裂解得到的甲醇裂解气按规定比例与氮气混合，形成氮基保护气氛;c)其它方法制备的氨基保护气氛。3.3.2 氮基保护气氛组成比例不同表面含碳量的制件保护加热时气氛中co、刊所占比例推荐值见表1。表1不同含碳
5、量制件保护气氛中co、H2成份所占比例推荐值制件表面含碳量主要气体成份的体积百分数，%H, Nz 低、中510 620 70-89 高17 - 20 34 - 40 40-49 制备氮基保护气氛时，应通过工艺试验和气氛成份分析确定气氛中、印所占的比例，防止、同的比例过大产生渗碳及氢脆倾向。4 设备与工装4. 1 可控氮基保护气氛炉4. 1. 1 井式或箱式可控氨基保护气氛炉应不低于用5354中皿类加热炉的有关规定。气氛炉温度控制、报警和记录系统应符合HB5354的有关规定。4.1 . 2 密封式气氛炉在生产过程中应有良好的密封性并保持炉内具有一定的正压，保证炉内气氛循环良好，气氛均匀，并应配有
6、监测炉内气体压力的装置。4.1.3 气氛炉应具备带流量计控制的气氛通人孔、带电磁阀或其它执行机构阀控制的富化剂滴人孔及带自动或手动阀门控制的排气孔;还应具备带水冷装置的取气、取样孔，用以现场炉气分析和定碳检验。4.1.4 可控氨基保护气氛炉应具备气氛自动或半自动控制调节装置。4.2 回火炉回火炉应不低于HB5354中皿类加热炉的有关规定。4.3 洋火槽2 HB/ Z 343 - 2001 津火槽容量应足够大，并应装有测温、循环搅拌和冷却装置c其它要求应符合HB5354 的有关规定。4.4 工装夹具工装夹具不应沾有对制件及设备产生有害影响的物质。装载制件的工装夹具应能保证制件放置平稳、炉气循环通
7、畅、减少加热及洋火时的变形。其它要求应符合HB/Z136的有关规定c5 工艺制度5. 1 制件入炉一般当炉温及炉气氧势或碳势均达到设定值方可将制件入炉。5.2 摔火温度及保温时间摔火温度及保温时间根据制件材料、形状及技术条件要求一般按HB/Z136有关规定确定，必要时应通过工艺试验确定。保温时间起始计算点按HB/z136有关规定执行。5.3 炉气氧势或碳势值实际采用的炉气氧势或碳势值应根据不同炉型和制件材料，通过工艺试验确定。一般炉气碳势应与制件材料含碳量相当。典型的航空常用结构钢保护洋火加热时的炉气氧势范围推荐值见表20表2典型的航空常用结构钢保护洋火炉气氧势推荐值序号材料牌号炉气氧势值1)
8、.2i，mV洋火加热温度(对应值)，C I ZG22CrMnMo 10-，1020 。2 3OCrMnSiNi2A 1120- 1140 900 3 30CrSiMoV 1.120- 1140 900 4 ZG35CrMnSi 1120- 1140 890 5 40CrNiMoA(4140) 1125 -1145一一一一一1一一一845 6 40CrMnSMo V A( GC - 4 ) 1130- 1150 920 一一一7 4OCrNi2SiMoVA( 300M) 1000- 1020 870 8 60S辽队也11160- 1180 860 注:1)表中氧势值范围适用于元水乙醇/氯气制备的
9、可控氨基保护气氛摔火加热。2)表中氧势值范围对应的CO含量为5%。渗碳制件渗后保护拌火时，可采用镀铜后选用中碳钢的氧势或碳势，也可直接选用高碳钢的氧势或碳势。5 . 4 氧势或碳势保持时间炉气氧势或碳势到这设定值时开始计算保持时间。氧势或候势实际保持时间应不少于实3 H/Z 343 - 200 1 际保温时间的三分之二。5.5 氮气或提合保护气体流量氮气或混合保护气体流量应根据炉膛大小、装炉量及制件材料通过工艺试验确定或参照设备使用说明书确定。5.6 淳火冷却洋火怜却按阳封Z136有关规定或制件材料的工艺技术要求执行6 工艺过程控制6. 1 保护处理前准备6. 1. 1 保护处理制件准备6.
10、1. 1. 1 一般制件保护处理前的预备热处理状态可按照HB/Z136有关规定执行。制件表面应无划伤、锈蚀、腐蚀等缺陷，制件表面原始脱碳和表面粗糙度应符合技术要求36. 1. 1.2 制件及工装夹具人炉前应对表面进行清理，保持表面干净。需要使用铁丝捆绑、吊挂制件时，应先去除铁丝的镀辛辛层、6. 1. 2 保护气氛炉准备6. 1. 2.1 保护气氛炉升温加热前应检查氧探头是否有积碳现象G如有积碳，可使用压缩空气进行吹扫(此时氧探头温度必须处于室温)，不应使用腐蚀性榕破进行清洗心6. 1. 2.2 应检查所有通排气管道和出人孔，不应有堵塞或通气不畅现象。同时应检查富化齐11管道和电磁阀或调节阀，不
11、应有堵塞或泄漏现象。6. 1. 2.3 当炉温升至750C以上时，可按正常保护处理时的流量向炉内通人氮气或混合保护气并滴人富化剂，以建立炉内保护气氛u6.2 *卒火操作6.2.1 当炉温和炉气氧势或碳势均达到设定值时，将制件人炉，然后关闭炉n并升温。升温的同时应尽快排气。6.2.2 排气时，向炉内通人的氮气和l富化剂流量可为正常流量的23倍或按设备使用i昆明书规定，以尽快建立炉内保护气氛并使炉气氧势或碳势迅速到达设定值3排气时间可根据炉膛大小及装炉量确定，一般可控制在1530mn或按设备使用说明书规定c排气结束后，将氮气和富化剂流量恢复为正常值，如果设备具有专用出气孔，iT将排气阀关闭;如果没
12、有专用山气孔，应将排气阀关至正常开度，但:1不应完全关闭。6.2.3 保温结束后出炉洋火冷却。出炉时应保持平稳，不得碰撞制件c井式炉出炉前成先关闭保护气及富化部j阀门。6.2.4 悴火转移时间应满足技术文件规定。洋火过程中，应使神火介质充分搅拌或使制件在悴火介质中充分移动但不得碰撞击1J1tf:( 6.3 回火处理回火处理按照HB/Z136有关规定执。6.4 炉气控制与监测6.4.1 炉气控制4 HB/Z 343 - 200 1 6.4.1. 1 推荐采用氧探头法对炉内气氛进行连续测量并采用氧势或碳势控制仪对炉气进行自动控制。6.4.1.2 推荐使用氧势值对炉气进行控制。如需使用碳势值控制时，
13、控制仪汁算的碳势值必须根据实际定碳结果进行数据回归处理，使汁算碳势值与炉气实际碳势一致。6.4. 1. 3 炉气的控制调整由氧势或碳势控制仪根据设定值通过电磁阀或其它的执行机构控制富化剂滴人量，调整炉内气氛达到设定的氧势值或碳势值。6.4.2 炉气监测6.4.2.1 炉气监测用于对炉气碳势进行监控和检验，可根据实际生产过程需要及工艺技术要求进行口6.4.2.2 推荐采用钢馅定碳法对炉气碳势进行监测。可采用快速定碳仪或称重法测定钢捎钢含碳量，钢细采用厚度不大于O.IOmm的10号低碳钢c6.4.2.3 采用称重法时，用斤分之一精密天平称量钢销定碳前和定碳后的质量，然后计算含碳量。计算方法如下:C
14、户二( w 2 - w!) J w 2 x 100%十Co式中:Cp一一钢筒定碳后的含碳量，%;W2一一钢循定碳后的质量，如W!一一钢宿定碳前的质量，g;Co一一钢宿原始含碳量，%。6.4.2.4 对炉气碳势的测定应在炉气氧势或碳势达到设定值并保持稳定30min后进行，钢馅放入炉内保温2025min后快冷出炉。6.4.2.5 同一个氧势或碳势下整个测量过程应不超过矶，测量过程中钢循如发生氧化或变色现象，应视为无效。7 质量控制与检验7. 1 炉气的检验7. 1. 1 炉气碳势检测周期对连续使用的可控氨基气氛保护炉的炉气碳势检测应每月进行一次。对连续停炉时间超过l划的气氛炉，启用时则应重新对炉气
15、碳势进行检测。炉气碳势测定和计算方法按本标准6.4.2进1j 7.1.2 炉气成份分析炉气成份分析一般用于确定某种材料的可控氮基气氛保护热处理工艺参数，如:氮气流量、甲醇裂解气与氮气混合比例、富化剂滴量、轼势值戎碳势值等。当己确定了工艺参数的制件在生产过程中出现质量不稳定的情况时，除应进行钢宿定碳检验炉气碳势外，必要时应对炉气成份进行分析以确定原因c推荐使用气相色谱仪对炉气成份进行分析u7.2 制件质量控制应对制件氮基保护气氛热处理的全过程按H5354和本标准有关规定进行质量控制。HBI:冗343-2001氨基保护气氛热处理后的制件氧化脱碳层应符合有关技术条件要求，脱碳层深度应不超过O.075mm。制件不应有增碳、增氮现象，晶间氧化应符合技术条件要求。7.3 制件金相组织和硬度检验制件或试样保护处理后，应检验氧化脱碳层及技术要求规定的其它检验项目。硬度检验分别按出5168、田5172和田5173进行，脱碳、增碳、增氮的检验按用6735进行。晶间氧化的检验按田/z191中相关规定进行u8 技术安全制件进行保护气氛热处理的过程中，应严格遵守有关技术安全条例。6
