一种防止不锈钢热处理氧化的方法及步骤

　　本发明涉及一种防止不锈钢热处理氧化的方法，属于热处理领域。

　　背景技术：

　　目前，防止不锈钢热处理氧化方法有，在热处理过程中在零件上涂覆抗氧化保护涂料的方法，在热处理后采用吹砂、酸洗或机械方法去除氧化物，前提是去除氧化物后，零件不超出图纸中的尺寸公差。考虑真空热处理是一种理想状态的，无氧化、无脱碳的光亮技术时，其在工业中得到了广泛应用。但现实情况下，往往因为真空度和真空充气压等参数选择不当，会在零件表面形成不同程度的氧化层，或者引起合金元素蒸发，导致表面形成合金元素贫化。

　　技术实现要素：

　　本发明要解决的技术问题是提供一种防止不锈钢热处理氧化的方法，该方法以钛屑为辅助介质，掩埋零件来进行热处理，从而高效、可靠地抑制零件氧化物的形成方法。

　　为解决以上问题，本发明的具体技术方案如下：一种防止不锈钢热处理氧化的方法，包括以下步骤：

　　1）工装、钛屑等准备：使用丙酮或酒精对工装、夹具进行手工清洗，并烘干；收集钛屑ti-6al-4v，用丙酮浸泡清洗，然后碱清洗，最后用水冲洗并烘干；每次生产前，预先在不低于零件加热温度和真空度下对钛屑进行除气处理；

　　2）零件进炉前处理：根据零件清洁程序，采用丙酮或酒精溶剂手工清洗，必要时结合碱清洗的方式对零件进行装炉前清洗，碱洗的水冲洗过程要保证零件表面水膜连续，最后将零件擦干或用干净的压缩空气吹干；

　　3）真空热处理过程：零件装载在步骤1）的清洗后工装上，防嵌套、堆垛或配合，采用一层钛屑，一层零件的方式放置零件，在最外层零件上也铺一层钛屑，零件放在有效工作区内加热；设定工艺参数，炉内真空度控制在≤1.33×10-1pa，升温至482±14℃，保温至少1个小时，保温后回充高纯氩气至炉内温度冷却到≤371℃，停止回充氩气，零件继续炉内冷却，温度达到200℃以下时开门取出零件，空冷；

　　4）检验、包装转工序：零件出炉后，戴干净的白手套进行取放、送检，用聚乙烯袋或牛皮纸袋包装零件并转入下一道工序。

　　所述的步骤3）中的零件厚度≤25mm，当零件厚度每增加25mm，保温时间延长1个小时。

　　该防止不锈钢热处理氧化的方法具有以下优点：

　　1.不锈钢是民用航空应用最为广泛的结构材料之一，本发明适用于所有的需要真空热处理的不锈钢构件，应用范围广；

　　2.采用钛屑辅助热处理过程不需要重新摸索，只需要埋屑，并按照工艺规范要求调整热处理时间，操作简单方便可靠；

　　3.采用钛屑辅助的真空热处理下，能够有效减小氧化层的形成；

　　4.节省了传统热处理防氧化处理带来的保护涂料消耗费用，以及吹砂、机械去除带来的工时成本，具有良好的经济效益。

　　具体实施方式

　　本发明的解决思路是：借助xps（x射线光电子能谱分析）检测手段，确定不锈钢热处理过程中表面产生的氧化层程度。通过对钛屑辅助前后热处理的试片随机选取进行xps检测，发现ar气溅120s后试片表面氧含量由47.76%降至30.89%，说明钛屑辅助的工艺方法能有效地降低炉内氧分压，从而减小零件表面氧化膜层厚度。结合钛合金与不锈钢处于同电位分组的理论，并利用钛对氧亲和力优先于铝、铬的原理，采用辅助埋钛屑的办法，即将钛作为牺牲层，保护零件，以此有效地抑制或降低形成热处理氧化层。通过试片以及零件试验，以及xps检测验证，此方法能有效地降低氧化层厚度。通过进一步钝化后，表面也不再呈现黄色、蓝色等彩虹色。说明该方法能有效改善零件外观，同时为钝化膜层的均匀性提供了良好的表面状态。

　　本实施采用沉淀硬化不锈钢接头零件，材料牌号ph13-8mo，热处理状态h1000，消除应力热处理过程为例，对本发明专利工艺方法进一步描述，具体步骤如下：

　　1）工装、钛屑等准备：使用丙酮或酒精对工装、夹具进行手工清洗，并烘干，清洗后的表面不应有油污、手印和残留的溶剂；收集钛屑ti-6al-4v，用丙酮浸泡清洗，然后碱清洗（isoprep44#清洗剂），最后用水（cl-≤30ppm）冲洗并烘干；每次生产前，预先在不低于零件加热温度（482±14℃）和真空度（≤1.33×10-1pa）下对钛屑进行除气处理；

　　2）零件进炉前处理：根据零件清洁程序，采用丙酮或酒精溶剂手工清洗，必要时结合碱清洗（isoprep44#清洗剂）的方式对零件进行装炉前清洗，碱洗的水冲洗过程要保证零件表面水膜连续，最后将零件擦干或用干净的压缩空气吹干；

　　3）真空热处理过程：零件装载在步骤1）的清洗后工装上，防嵌套、堆垛或配合，采用一层钛屑，一层零件的方式放置零件，在最外层零件上也铺一层钛屑，零件放在有效工作区内加热；设定工艺参数，炉内真空度控制在≤1.33×10-1pa，升温至482±14℃，保温至少1个小时，保温后回充高纯氩气至炉内温度冷却到≤371℃，停止回充氩气，零件继续炉内冷却，温度达到200℃以下时开门取出零件，空冷；其中，炉内零件厚度≤25mm，当零件厚度每增加25mm，保温时间延长1个小时；

　　4）检验、包装转工序：零件出炉后，戴干净的白手套进行取放、送检，用聚乙烯袋或牛皮纸袋包装零件并转入下一道工序。

　　采用上述方法热处理后的沉淀硬化不锈钢接头零件表面钝化后膜层均匀，无黄色、蓝色等彩虹色。

　　技术特征：

　　1.一种防止不锈钢热处理氧化的方法，其特征在于包括以下步骤：

　　1）工装、钛屑等准备：使用丙酮或酒精对工装、夹具进行手工清洗，并烘干；收集钛屑ti-6al-4v，用丙酮浸泡清洗，然后碱清洗，最后用水冲洗并烘干；每次生产前，预先在不低于零件加热温度和真空度下对钛屑进行除气处理；

　　2）零件进炉前处理：根据零件清洁程序，采用丙酮或酒精溶剂手工清洗，必要时结合碱清洗的方式对零件进行装炉前清洗，碱洗的水冲洗过程要保证零件表面水膜连续，最后将零件擦干或用干净的压缩空气吹干；

　　3）真空热处理过程：零件装载在步骤1）的清洗后工装上，防嵌套、堆垛或配合，采用一层钛屑，一层零件的方式放置零件，在最外层零件上也铺一层钛屑，零件放在有效工作区内加热；设定工艺参数，炉内真空度控制在≤1.33×10-1pa，升温至482±14℃，保温至少1个小时，保温后回充高纯氩气至炉内温度冷却到≤371℃，停止回充氩气，零件继续炉内冷却，温度达到200℃以下时开门取出零件，空冷；

　　4）检验、包装转工序：零件出炉后，戴干净的白手套进行取放、送检，用聚乙烯袋或牛皮纸袋包装零件并转入下一道工序。

　　2.如权利要求1所述的防止不锈钢热处理氧化的方法，其特征在于：所述的步骤3）中的零件厚度≤25mm，当零件厚度每增加25mm，保温时间延长1个小时。

　　技术总结

　　本发明涉及一种防止不锈钢热处理氧化的方法，包括以下步骤：1）工装、钛屑等准备；2）零件进炉前处理；3）真空热处理过程：零件装载在步骤1）的清洗后工装上，防嵌套、堆垛或配合，采用一层钛屑，一层零件的方式放置零件，在最外层零件上也铺一层钛屑，零件放在有效工作区内加热；设定工艺参数，炉内真空度控制在≤1.33×10?1Pa，升温至482±14℃，保温至少1个小时，保温后回充高纯氩气至炉内温度冷却到≤371℃，停止回充氩气，零件继续炉内冷却，温度达到200℃以下时开门取出零件，空冷；4）检验、包装转工序。该方法以钛屑为辅助介质，掩埋零件来进行热处理，从而高效、可靠地抑制零件氧化物的形成方法。

　　技术研发人员：翟翠芬;张晓冬;彭春雨;郭桥

　　受保护的技术使用者：中航沈飞民用飞机有限责任公司

　　技术研发日：2019.12.09

　　技术公布日：2020.02.25