本發明涉及一種05Cr17Ni4Cu4Nb材料齒輪的輝光離子氮化處理方法，屬于金屬材料技術領域。

背景技術：

輝光離子氮化處理是近年來發展起來的一種新型離子轟擊化學熱處理方法，應用領域較為廣泛，它具有高效率、高耐磨性、節約能源、低勞動強度、對環境污染少等特點。05Cr17Ni4Cu4Nb材料屬于沉淀硬化型鋼種，該材料具有良好的力學機械性能，廣泛的應用于航空領域，隨著對各領域的深入，對零件的使用壽命都有了更高的需求，在某些領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，難以穩定的獲得氮化物，出現擴散層和硬度不均勻等現象，對提高產品的使用壽命和合格率形成瓶頸。

技術實現要素：

本發明的目的在于，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、硬度的穩定性，從而解決目前產品合格率低、疲勞性能不足的現象。

本發明的技術方案是這樣實現的：

本發明的一種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，所述精車工序將零件加工至圖紙要求的齒坯尺寸。

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。

與現有技術相比，本發明的方法所采用的工藝可節約能源；可提高05Cr17Ni4Cu4Nb材料齒輪的輝光離子氮化處理的擴散層、硬度的穩定性；很好的解決了目前產品合格率低、疲勞性能不足的技術問題。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，克服了現有技術的不足。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明作進一步的詳細說明，但不作為對本發明的任何限制。

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。所述精車工序將零件加工至圖紙要求的齒坯尺寸。所述滾齒工序為之后的磨齒工序預留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；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，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，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、質量穩定性。

固溶處理：是將合金加熱當適當的溫度，保溫足夠長的時間，使一種或多種組成物質固溶于基體之中，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。