專利名稱：炮管的表面改性—氣體滲氮的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的一種炮管的表面改性一氣體滲氮技術(shù)屬于熱處理工藝領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中提高炮管抗氣蝕能力和耐磨性的方法有兩種，其一為對炮膛進行鍍硬鉻；另一種方法則是對炮管進行氣體滲氮。炮管的鍍硬鉻工藝有以下缺點，其一是影響電鍍工藝的因素很復(fù)雜，現(xiàn)在尚不能完全掌控，操作中時有廢品產(chǎn)生，退鉻工序很麻煩；其二是鍍鉻是一種對環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重污染的工藝，應(yīng)當(dāng)予以限制。炮管的氣體滲氮是一項成功的應(yīng)用技術(shù)，但滲氮炮管的失效形式之一是滲氮層的龜裂。炮管的生產(chǎn)流程如下鍛(或軋制)一退火一粗加工一調(diào)質(zhì)一精加工一炮管組裝或精加工狀態(tài)一氣體滲氮(鍍硬鉻)。炮管的氣體滲氮工藝已應(yīng)用多年，但從物理冶金的角度看，該項技術(shù)仍有進一步提高的空間，那就是滲氮層基體金相組織的細(xì)化和氮化物的納米化。僅炮管的表面處理目前仍是以上兩種工藝并存，但從保護環(huán)境和節(jié)約能源的技術(shù)發(fā)展方向著眼，進一步提高炮管氣體滲氮的質(zhì)量則具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容
針對炮管氣體滲氮工藝的現(xiàn)狀，本發(fā)明研制出一種使?jié)B氮層性能大幅提高的表面改性一氣體滲氮技術(shù)，這項技術(shù)的特征為在進行氣體滲氮之前，先對炮膛進行高頻掃描加熱和高壓噴氣淬火，然后將炮管直接進爐實施增壓氣體滲氮，并在滲層表面形成5-10 μ m 的白亮層。經(jīng)接觸疲勞試驗，在2545MPa的赫芝應(yīng)力下其安全循環(huán)次數(shù)達(dá)2. 16 X 107，而按調(diào)質(zhì)一機加工一氣體滲氮的試樣其接觸疲勞強度只在1200 1400MPa。金相與透射電鏡分析結(jié)果表明，滲氮層基體的晶粒度為12級，滲氮層中的碳、氮化合物的顆粒高度彌散，顆粒尺寸為50 150A°，這充分表明該滲氮層是一種高韌性的金相組織。本發(fā)明與炮管氣體滲氮現(xiàn)有的工藝相比，雖然增加了一道炮膛高頻掃描淬火工序，但其工藝的內(nèi)涵深度和最終的滲氮層組織和性能則相差很大了。本發(fā)明所采用的高頻掃描淬火與其后的氣體滲氮可視為一項調(diào)質(zhì)工藝，由于采用高頻QOO 450KHZ)掃描加熱，因此在炮膛的表面將獲得高度細(xì)化的奧氏體晶粒，其后高壓噴氣淬火又將高飽和度的馬氏體直接帶入滲氮爐中，這相當(dāng)于執(zhí)行最低溫度的調(diào)質(zhì)回火工藝，因此也就得了較細(xì)的碳化物，在隨后的滲氮進程中又形成了極細(xì)微的氮化物?，F(xiàn)行炮管的調(diào)質(zhì)工藝是在空氣爐中進行穿透加熱，因而其奧氏體化加熱速度低， 這種重結(jié)晶加熱不能產(chǎn)生明顯的晶粒細(xì)化效果，而且其回火溫度的選擇主要受機加工的制約，一般都高于滲氮溫度30 100°C，這樣其碳化物的顆粒必然比本發(fā)明的工藝效果要粗大?？傊?，著眼于改善滲氮層基體金相組織的工藝構(gòu)思是本發(fā)明的顯著特點。


附圖1是炮管現(xiàn)有技術(shù)中熱處理工藝曲線示意圖。附圖2是本發(fā)明在炮管穿透加熱調(diào)質(zhì)基礎(chǔ)上進行的炮膛高頻掃描噴氣淬火工藝曲線示意圖。附圖3是炮膛高頻掃描加熱噴吹氣冷工藝裝備示意圖。附圖4是白亮層的顯微組織。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的內(nèi)容作詳細(xì)說明。附圖1是炮管現(xiàn)有技術(shù)中熱處理工藝曲線，這條工藝曲線包括炮管在空氣爐中進行的穿透加熱，油槽淬火，空氣爐回火和氣體滲氮三項工藝內(nèi)容。附圖2是本發(fā)明熱處理工藝曲線示意圖，在炮管完成調(diào)質(zhì)和精加工或裝配后進行炮膛的高頻掃描淬火，電流頻率范圍為200 450KHz，掃描速度應(yīng)> IOmm/秒，噴吹氣體為氮氣或氮+氫混合氣體，氣體壓力6Mpa，工藝要求為無畸變，淬硬區(qū)硬度>HRC55。附圖3是炮膛高頻掃描加熱噴吹氣冷工藝裝備示意圖，圖中1為炮管、2為內(nèi)孔感應(yīng)器、3為環(huán)形噴吹淬火氣嘴、4為左定位夾、5為右定位夾，淬火時炮管旋轉(zhuǎn)速度應(yīng)在200r. p.m以上。感應(yīng)器移動時與炮膛的間隙波動量應(yīng)< 0.5mm。這是一臺專用淬火機床。采用本發(fā)明技術(shù)處理的Cr-Mo-V鋼的滲氮層中的白亮層，經(jīng)復(fù)型和薄膜這兩種透射電鏡分析方法得知，？6力相的形態(tài)以板條為主。其上分布有碳、氮化合物的顆粒。這些顆粒有i^3C、Cr2N, M6 (N. C)在!^e2N的板條上有高度彌散小顆粒，尺寸為50 150A。。少白亮層(5-10μπι)氣體滲氮是本發(fā)明的重要組成部分，盡管增加了炮膛的掃描淬火工序，氣體滲氮如走向無白亮層滲氮或稱之為光亮滲氮則會降低滲氮層的耐腐蝕性能，反之白亮層超過 ο μ m則意味著氮濃度過高，從而使?jié)B氮層脆性加大，這都不利于抵御熱沖擊、氣蝕。滲氮后的炮管經(jīng)擦拭后可直接使用，滲氮層具有優(yōu)良的抗大氣腐蝕的能力。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明涉及炮管的一種復(fù)合熱處理工藝，其特征為在炮管進行氣體滲氮之前，先對炮內(nèi)膛進行高頻掃描加熱和高壓噴氣淬火，然后將炮管直接裝入氣體滲氮爐進行氣體滲氮作業(yè)。
全文摘要
本發(fā)明涉及炮管的一種復(fù)合熱處理工藝，經(jīng)本發(fā)明技術(shù)處理的炮管滲氮層中的氮化物高度彌散，從而提高滲氮層的綜合性能。
文檔編號C23C8/26GK102560058SQ201010612729
公開日2012年7月11日 申請日期2010年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月29日
發(fā)明者張元增 申請人:天津市天瑞硬化工程有限公司