[发明专利]一种D6AC超高强度钢薄壁壳体真空分级气淬方法

说明书

本发明提供了一种D6AC超高强度钢薄壁壳体真空分级气淬方法，分两步将D6AC超高强度钢在6.7×10^‑2Pa真空度下加热到900℃，在2bar的高纯氮气保护下分四步将D6AC超高强度钢冷却至50℃，出炉空冷。本发明采用真空分级气淬方法，能够防止热处理脱碳，提高机械性能，减少变形，同时，采用高纯氮气代替淬火油，而高纯氮气从空气中制取，制取方便，且清洁无污染。

技术领域

本发明涉及一种淬火方法。

背景技术

D6AC超高强度钢淬火回火后显微组织为索氏体，有高的屈强比以及良好的延性和缺口韧性，在高温时仍能保持较高强度，主要用在固体火箭发动机壳体和助推器壳体等。固体火箭发动机壳体和助推器壳体属于薄壁长筒件，热处理后对壳体尺寸精度和机械性能要求高，经常规热处理后，产生较大的热应力和组织应力，这些应力导致薄壁壳体变形较大或出现微裂纹，从而影响壳体的尺寸精度和稳定性。而采用奥氏体湾分级冷却淬火时，在奥氏体湾保温时无法对温度自动调节，操作难度大，而且分级淬火过程只能对奥氏体湾进行分级，无法对从高温到珠光体转变及马氏体阶段转变进行控制，无法分阶段减少热应力及组织应力，并且薄壁壳体在空气气氛中降温时，温度不均匀。同时，薄壁壳体在空气气氛中加热存在脱碳问题，影响材料的机械性能。此外，采用油淬的污染大，无法满足绿色环保的要求。因此，D6AC超高强度钢的淬火过程严重制约薄壁壳体的生产，必须寻求一种安全、稳定、可靠及绿色环保的热处理方法。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种D6AC超高强度钢薄壁壳体的真空分级气淬方法，能够防止热处理脱碳，提高机械性能，减少变形，同时，采用高纯氮气代替淬火油，而高纯氮气从空气中制取，制取方便，且清洁无污染。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：

1)在6.7×10^-2～1.33×10^-3Pa真空度下，将薄壁壳体以8～15℃/min的加热速率加热到650～720℃，保温30～60min；

2)在6.7×10^-2～1.33×10^-3Pa真空度下，将薄壁壳体以8～15℃/min的加热速率加热到880～900℃，保温90～120min；

3)在2bar的氮气下，将薄壁壳体以15～25℃/min的冷却速率冷至780℃～750℃；

4)在2bar的氮气下，将薄壁壳体以200～400℃/min的冷却速率冷至600℃，然后以1～2℃/min的冷却速率冷至520℃；

5)在2bar的氮气下，将薄壁壳体以180～300℃/min的冷却速率冷至320～290℃；

6)在2bar的氮气下，将薄壁壳体以5～8℃/min的冷却速率冷至50℃以下，出炉空冷。

本发明将淬火后的薄壁壳体回火，采用氮气保护，在550±10℃保温120±10min，出炉空冷。

本发明所述的氮气纯度为99.99％。

本发明的有益效果是：

首先，在880℃～900℃完成奥氏体转变后，采用预冷淬火的方法以15～25℃/min的冷却速率冷至780℃～750℃，淬火前的预冷，可以减少热应力，使薄壁壳体变形和开裂倾向减小；同时，预冷淬火还可以还可以增大壳体的淬硬层，提高壳体的综合性能，改善壳体的服役性能；

第二，在780℃～750℃以200～400℃/min的冷却速率冷至600℃，以大于临界冷速冷却时，可以抑制在740℃～610℃发生珠光体转变，通过快速冷却至610℃～510℃的奥氏体湾区某一温度，保证不会因降温速率慢而导致生成珠光体，降低壳体的机械性能；