1、中华人民共和国航空行业标准FL 0180 HB/Z 357-2004 航空结构钢铸件热处理Heat treatment of structral steel castings for aviation 2004一09一01发布2004-12-01实施国防科学技术工业委员会发布HB/Z 357-2004 自IJ昌本指导性技术文件由中国航空工业第二集团公司提出。本指导性技术文件由中国航空综合技术研究所、北京航空材料研究院归口。本指导性技术文件起草单位:北京航空材料研究院、沈阳飞机工业(集团)有限公司、昌河飞机工业(集团)有限责任公司、云马飞机制造厂。本指导性技术文件主要起草人:曹腊梅、薛明、汤鑫、
2、于新年、蒋克全、叶贵星。HB/Z 357-2004 航空结构钢铸件热处理1 范围本指导性技术文件规定了航空结构钢铸件热处理的设备与工艺材料、工艺、工艺过程、质量控制与检验。本指导性技术文件适用于航空结构钢铸件的热处理。2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本指导性技术文件的引用而成为本指导性技术文件的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包含勘误的内容)或修订版均不适用于本指导性技术文件，然而，鼓励根据本指导性技术文件达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本指导性技术文件。GB/T224 钢的脱碳层深度测定法GB/T228一1987
3、金属拉伸试验方法GB/T229 金属夏比缺口冲击试验方法GB/T 231 -1984 金属布氏硬度试验方法GB/T 4158 金属艾氏冲击试验方法HB 5001 结构钢熔模铸件技术标准HB 5354一1994热处理工艺质量控制HB 5415 热处理悴火用油HB 5425 航空制件热处理炉有效加热区测定方法HB/Z 136-2000 航空结构钢热处理工艺HB启191航空结构钢不锈钢真空热处理说明书HB/Z 343 可控氨基保护气氛热处理HB/Z 346-2002 熔模铸造钢铸件补焊工艺及检验3 设备与工艺材料3. 1 加热设备与加热介质3. 1. 1 铸卡|可采用空气炉、保护气氛炉、真空炉等加热
4、。对于具有成品尺寸的铸何，一般应在保护气氛炉或真空炉中加热，也可采取保护措施后在空气电阻炉中加热。3. 1.2 用于航空结构钢铸件热处理加热的各种设备均应具有温度自动调节、记录和报警等控制装置，并应符合HB5354-1994对加热设备的一般要求。3. 1.3 加热炉有效加热区炉温均匀度按HB5425进行测定，加热炉分类、温度测量要求、炉温均匀性检验周期、炉温控制档案等按HB5354-1994有关规定执行。铸件最终热处理一般应采用不低于HB5354 -1994中III类的加热炉。3.1.4 保护气氛加热炉应能根据热处理工艺要求调节和控制炉内气氛成分，保护气氛不允许直接冲刷铸件。可控氨基保护气氛热
5、处理加热设备及气氛应符合HB/Z343的有关规定。3. 1.5 真空热处理加热设备应符合HB/Z191的有关规定。3. 2 冷却设备与冷却介质3.2.1 淳火槽应有足够的冷却能力，必要时可安装力日热或冷却装置。等温碎火用硝盐槽或碱槽的容量，HB/Z 3E,7-2004 应以在放入1卒火铸件后其温度升高不超过工艺规定的范围为准。为保证铸件表面各部位均匀冷却，在I卒火槽中可安装冷却循环系统和搅拌装置，但不允许用压缩空气搅拌。1卒火槽应安装分辨率优于S.C的测温装置，以测量冷却介质的温度。3.2.2 结构钢铸件热处理常用冷却介质有:空气、氧气、氯气等气体:水:普通痒火油、真空碎火油、快速碎火油以及碎
6、火用硝盐浴或碱浴。3丰火介质不应含有害物质，不应对铸件产生不良影响。3.2.3 铸件碎火过程中水温一般应保持在1O.C40.C，有特殊要求时可采用温水(40.C60.C)、热水(大于60.C)。3.2.4 悴火油应符合HBS41S或专用技术文件的要求。铸件碎火过程中油温一般应保持在10.C100.C , 卒火油温度有特殊要求时应在专用工艺文件中规定。3.2.5 等温碎火用硝盐浴和碱浴的常用槽液成分、质量配比、熔化温度和使用温度应符合HB/Z136-2000中表l的规定。3.2.6 热处理生产中使用的各种槽液和气体应按HBS3S4一1994或工厂质量控制文件中有关要求定期检验。3.3 保妒材料3
7、.3.1 用于铸件热处理的保护涂料不应对铸件产生不良影响，并能在热处理冷却过程中或热处理后续工序中容易被清除。3.3.2 用于防止铸件热处理过程脱碳的材料有固体渗碳剂、木炭及铸铁屑等。渗碳剂及木炭应干燥、洁净:新铸铁屑经SOO.C600.C烘干，并用40号筛筛去细屑。铸铁屑使用前应松散、干燥，表面呈灰色，无污物，使用过程中应根据铸件的表面脱碳结果调整新旧铸铁屑的比例。4 工艺4. 1 通则4. 1. 1 碳素结构钢铸件的热处理可采取正火、退火、正火+回火或碎火十四火。4.1.2 合金结构钢铸件的热处理一般分为预备热处理和最终热处理。预备热处理可采取退火、不完全返火或lE火+高温回火:最终热处理
8、一般为溥火十四火或等温洋火，ZG40Mn2、ZG3SCrMnSi铸件最终热处理也可采用退火，ZG27CrMnSiNi铸件最终热处理也可采用正火或返火。4.1.3 铸件焊补后应进行热处理。4.2 加热温度、冷却方式及相应力学性能4.2.1 碳素结构钢铸件的热处理加热温度、冷却方式与相应试样或铸件的力学性能见表10表1正火、退火或洋火回火力学性能不小于布氏硬度序号牌号05 HBS或HBW温度冷却方式温度冷却方式b 0.2 飞lAkV (压痕直径).C 。CMPa % J (mm) ZG15 880900 水冷440460 空冷400 200 25 40 30 :112 (运5.59)宅冷67069
9、0 空冷126241 2 ZG25 870890 450 230 22 32 25 (5.303.90) 640660 3 ZG30 860880 全冷670690 空冷470 255 17 30 28 143229 (5.004.00) 4 ZG35 空冷或炉冷至670690 空冷500 270 18 25 22 140241 850870 600.C空冷(5.053.90) 空冷或炉冷至670690 空冷154241 5 ZG45 840860 600.C空冷570 310 15 21 15 (4.823.9) 640660 6 ZG55 81O830 全冷670690 空冷640 340
10、 10 18 10 :167 (三三4.65)2 HB/Z 357-2004 4.2.2 合金结构钢铸件的预备热处理加热温度、冷却方式及相应铸件或试样的硬度见表2。4.2.3 合金结构钢铸件的最终热处理加热温度、冷却方式及相应试样的力学性能见表3。4.2.4 铸件焊补后按图样或专用技术文件的规定进行热处理。当图样或专用技术文件未规定时，常用结构钢铸件可按HB/Z346一2002中表l推荐的典型补焊后热处理规范执行。表2退火或正火高温回火布氏硬度序牌号HBS或HBW号温度温度(压痕直径) 冷却方式 冷却方式(mm) 880900 炉冷至550.C后空冷ZGl6Cr2岛1nTi880920a 主三
11、241(3.90) 空冷600650 空冷930970 160223 2 ZG20Cr3Mo 880910 炉冷至550.C后空冷(4.744.05) 3 ZG22CrMnMob 880920 空冷670690 空冷运241(注3.90)4 ZG25Cr3岛10880910 炉冷至550.C后空冷160223 (4.744.05) 5 ZG25CrMnSiMo 890910 炉冷至500.C后壁冷或主三241炉冷至室温(3.90) 空冷670690 空冷6 ZG27CrMnSiNib 880920 运241(3.90) 炉冷7 ZG27CrMnSiNiMob 880920 空冷670690 全
12、冷运241(主3.90)8 ZG28CrMnSiNi2b 880920 主雪冷670690 空冷三三241(主3.90)880900 炉冷至550.C后空冷9 ZG35CrMnSib 三三241(3.90) 880920 空冷670690 空冷10 ZG35CrMoA 900920 全冷680700 空冷180217 (4.484.10) 11 ZG40Cr 840860 空冷640680 全冷12 ZG40Mn2 860900 炉冷或空冷180217 (4.484.1O) 13 ZG40CrNiMo 850870 炉冷ZG40CrNiMoN a最终热处理采用高温回火时采用该温度。b为了改善铸
13、件的组织，也可采用正火+780.C不完全退火，炉J令至670.C后全冷。c ZG40CrNiMoA铸件可不进行预备热处理。3 HB/Z 357-2004 表3热处理制度力学性能序I卒火回火不小于布氏硬度检验试号牌号HBS或HBW棒浇注温度冷却温度冷却b 0.2 。5飞1AkU2 (厄痕直径)方法方式。C方式MPa % J (mm) 885 590 6 15 20 热型150170 空冷油冷885 590 7 20 24 255341 冷型| ZG 16Cr2MnTi 890910 885 590 6 15 20 (3.803.30) 热型550600 空冷885 590 7 20 24 冷型2
14、 ZG20Cr3Mo 88091O 油冷570700 空冷770 600 10 34a 223277 热型(4.053.65) 930 1080 835 9 30 35 311388 热型520560 空冷(3.453.10) 1080 835 10 35 39 冷型1175 835 9 30 35 331415 热型890910 泊冷500540 空冷(3.353.00) 1175 835 10 35 39 冷型3 ZG22CrMnMo 1470 1080 5 12 13 415495 热型220260 主主冷(3.002.75) 1470 1080 5 18 16 冷型280C340 12
15、75 980 5 15 13 热型89091O 硝盐浴或200250C 空冷363444 碱浴等温t卒1275 980 6 20 16 (3 202.90) 冷型火lhb4 ZG25Cr3Mo 88091O 油冷570700 空J令850 600 8 20a 248302 热型(3.853.50) 1000 200C 250 890910 硝盐浴等200250 空冷1470 1175 8 25 31 45.5HRC 热型5 ZG25CrMnSiMo 温t卒火3049.5HRC mm 89091O 泊冷500550 泊冷1175 830 9 30 39 39.5HRC 热型42.5HRC 685
16、 10 179241 热型880C 920C正火或退火(4 503.90) 685 12 冷型885 735 8 20 26 255302 热型540560 空冷(3.803.50) 885 735 10 30 31 冷型6 ZG27CrMnSiNi 880900 汹冷1470 1175 5 12 13 415514 热型200240 空冷(3 002 70) 1470 1175 5 18 16 冷型280320C 1275 980 5 15 13 363461 热型880900 硝盐浴等握t卒火2h1275 980 6 20 16 (3.202.85) 冷型280320C 1275 980
17、6 18 16 363461 热型880900 硝盐浴等温ZG27CrMnSiNi I卒火2h1275 980 7 25 20 (3 202 85) 冷型7 Mo 1470 1175 5 15 16 热型415514 880900 油冷200240 空冷(3.002.70) 1470 1175 6 20 20 冷型180C硝盐415495 89091O 浴等温洋火200250 空冷1470 1080 9 30 39 (3.002.75) 热型8 ZG28CrMnSiNi2 1hd 89091O 油Y令e200 空冷1570 1175 9 30 39 45.5HRC 热型50.5HRC 一一一一
18、一一一一4 HB/Z 357-2004 表3(续)热处理制度力学性能序牌号I卒火回火不小于布氏硬度检验试亏仁EHBS或HBW棒浇注温度冷却温度冷却b 0.2 5 飞lfIAkU2 (压痕直径)方法。C方式。C方式MPa % J (mm) 880C920C退火635 12 187241 热型(4. 403.90) 或冷型785 590 10 20 24 223277 热型9 ZG3 5CrMnSi 630670 (4.053.的)空J令或785 590 12 30 31 冷型880900 泊J令热水冷980 835 7 15 16 277331 热型570630 (3.653.35) 980 8
19、35 8 20 20 冷型油冷或1050 10 ZG35CrMoA 840860 泊冷550580 850 6 热型水冷1170 11 ZG40Cr 840860 油冷600650 雪冷或637 490 12 25 28 229321 热型热水冷(4.003.40) 590 10 179241 热型860C900C退火(4.503.90) 590 12 冷型735 390 10 20 24 212255 热型12 ZG40Mn2 600650 空冷(4.153.80) 735 390 12 30 31 冷型850870 油冷885 590 7 10 13 255302 热型550600 空冷(
20、3.803.50) 885 590 8 15 16 7令型13 ZG40CrNiMo 850870 油Y令630670 空冷931 784 8 25 28 285363 热型(3.603.20) 14 ZG40CrNi扣10A840860 泊冷550650 空J令或1000 850 11 45 285341 水冷(3.603.30) a艾氏冲击韧性值。b允许重复洋火时改变等温温度，但不应高于360C和低于260C。c等温I卒火温度低于320C时需在200C250C回火3h(液体介质中回火2h)。d铸件形状复杂时采用。e铸件形状简单时采用。一-一-一-一-一-一-一4. 3 保温时间4.3.1
21、保温时间应从加热炉工作区最后一支记录热电偶达到设定温度下限时开始计算。4. 3. 2 铸件在加热炉内应保证均匀加热并热透，保温时间由铸件条件厚度或最大厚度确定。4. 3. 3 铸1!返火、正火、1卒火、回火的加热保温时间应按专用技术文件规定执行，当专用技术文件未规定时，保温时间可按照HB/Z136-2000中表4相应规定，并根据具体铸件的特点、力日热设备及装载条件进行必要的调整。5 工艺过程5. 1 热处理前准备5. 1. 1 送交热处理的铸件及随炉试样应完全清除型壳和型芯，井切除浇冒口。熔模铸件经喷砂或喷丸处理，表面不允许有黑斑点、氧化皮、油污、锈蚀等存在。5.1.2 待热处理铸件与试样的表
22、面、绑扎铁丝以及盛放铸件料筐的表面均不应有对铸件和炉膛产生有害影响的切屑、污染物和低熔点涂层、镀层。5. 2 装炉铸件入炉温度和l装炉要求按专用技术文件的规定执行，当专用技术文件未规定时铸件入炉温度一般5 HB/Z 357-2004 应低于:500C。5.3 热处理操作5.3.1 根据铸件的结构和装炉状态，铸件升温过程中可在500C700C进行预热，并控制升温速度。5.3.2 铸件碎火后应及时回火，碎火与回火的问隔时间一般不应超过拙。5.3.3 具有回火脆性倾向的铸件，高温回火应在油中或水中快速冷却。5.4 校正5.4.1 热处理后铸件的校正一般应采用静力校正。碎火铸件的校正一般应在回火后进行
23、，但等温悴火的铸件在回火前或回火后均可进行校正。5.4.2 经冷校正的碎火回火铸件，应及时进行去应力回火，其温度应低于回火温度，但应防止回火脆性。5. 5 清洗和清理5.5.1 油碎铸件回火前应进行清洗除油。用于清洗油污等的清洗剂可选用3%5%的Na2C03水洛液，温度为60C100C。生产中可根据清洗效果对清洗剂进行必要的调整或更换。在盐浴或碱浴中等温?卒火后的铸件应在热水中洗去残盐、残碱并干燥。5.5.2 铸件热处理后的氧化皮应根据工艺要求用喷砂或喷丸处理等方法进行清理。5.5.3 铸件经过清洗或清理后，应按要求进行防锈处理。5. 6 重复热处理铸件允许进行重复热处理，但重复热处理次数不应
24、超过2次，回火次数不限。6 质量控制与检验6. 1 对铸件热处理过程应实行全面质量控制，并进行检验，以确保热处理质量。6.2 待热处理铸件应附有原始资料，包括待热处理铸件的名称、图号、材料牌号和熔批号、工序号、工艺要求和随炉试样数量等，必要时应附有主要化学成分。6. 3 热处理原始记录应认真填写并妥善保存，按HB5354一1994有关要求建立完整的热处理质量档案。6.4 铸件热处理后按图样、HB5001或专用技术文件规定的项目进行检验，试样应同炉热处理。6. 5 力学性能试验按GB厅228一1987、GB/T229、GB/T23卜1984、GB/T4158的规定进行:脱碳层试验按GB/T224的规定进行。6 寸OON-hmmN回国附理业处行丸川空徐卜m抽叫出mir阳钢封知构犯民结四人空MV航* 中国航空综合技术研究所出版(北京东外京顺路7号)中国航空综合技术研究所印刷车间印刷北京1665信箱发行版权专有不得翻印开本880x 1230 1/16 印张3/4字数20千字2004年11月第一版2004年11月第一次印刷印数卜400* 定价6.00元书号:标301.2127z.:r-tl-1斗2-0-0 4 口口H
