JB/T 7500-2007 低温化学热处理工艺方法选择通则

CEPIcICS 25.200J 36备案号: 20346- -2007中华人民共和国机械行业标准JB/T 7500- -2007代替JB/T 7500- -1994低温化学热处理工艺方法选择通则Selection of low temperature thermochemical treatment processes2007-03-06发布2007-09-01实施中华.人民共和国国家发展和改革委员会发布CEPicJB/T 7500- -2007前言本标准代替JB/T 7500 -1994 《低温化学热处理工艺方法选择通则》。本标准与JBT 7500- 1994 相比，主要变化如下:一规范并标出 了封面的各种要素;-增加了前言;-将“主题内容与适用范围”改为“范围”:将“引用标准”改为“规范性引用文件”;给出了“规范性引用文件”的导语、性质、名称，并标出了采标程度;给出了“术语”的英文词条;-规范了附录的性质。本标准的附录A.附录B、附录C均为资料性附录。本标准由中国机械工业联合会提出。本标准由全国热处理标准化技术委员会(SACTC75)归口。本标准主要起草单位:中国机械工程学会热处理分会、爱协林工业炉工程(北京)有限公司、武汉材料保护研究所、郑州机械研究所、北京机电研究所。本标准主要起草人:石康才、郦振声、胡以正、陈秀玉、佟晓辉、林峰、徐跃明。本标准所代替标准的历次版本发布情况:一JB/T 7500- 1994。CEPIcJB/T 7500- -2007低温化学热处理工艺方法选择通则1范围本标准规定了低温化学热处理工艺方法选择的-般通则。本标准适用于碳素钢、合金结构钢、工模具钢、不锈钢和铸铁等材料制成的工件的气体渗氮、离子渗氮、气体碳氮共渗、盐浴硫氮碳共渗及电解渗硫等低温化学热处理工艺方法的选择。2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准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标准。GB/T 7232金属热处理工艺术语 (GB/T 7232- -1999, neq DIN EN 10052: 1994, JIS B 6905: 1995)GB/T8121热处理工 艺材料术语GBT 18177钢件的气体渗氮(GB/T 18177- 2000, neq JIS 6915: 1993)JB/T 4155气体氮碳共渗JB/T 6956钢铁件的离子渗 氮JB/T 9198盐浴硫氮碳共渗3术语和定义GB/T 7232、GBT 8121中确立的以及下列术语和定义适用于本标准。3.1低温化学热处理low temperature thermochemical treatment将钢铁工件置于低于Aet温度的活性介质中保温，渗人-一种或几种元索以改变表层化学成分、组织上和性能的热处理工艺。3.2咬合seizing摩擦副在摩擦力作用下，其两个磨伤表面出现粘合，摩擦副的相对运动受阻的现象。3.3咬死grip因咬合而导致摩擦表面“冷焊”，表面产生严重粘着或转移使相对运动停止的现象。3.4接触疲劳contact fatigue材料在循环接触应力作用下，产生局部永久性累积损伤，经一定循环次数后， 接触表面发生麻点、浅层或深层剥落的过程。3.5弯曲疲劳bending fatigue工件在脉冲或交变弯曲应力作用下萌生裂纹，因裂纹扩展而导致断裂的过程。3.6粘着磨损adhesive wea在摩擦副相对运动中，接触表层发生塑性变形，表面的氧化膜被破坏，从拉毛、擦伤发展到材料由1CEpicJB/T 7500- -2007-表面转移至另-表面所导致的磨损。4选择工艺术方法的- 般原则4.1根据工件的服役条件、 失效形式与渗层的特性选择工艺4.1.1用碳素结构钢或低合 金结构钢制造的低速或轻载荷下工作的，但有耐磨要求的工件，在成品状态选用气体氮碳共渗或盐浴硫氮碳共渗。低合金结构钢工件，亦可采用离子渗氮。4.1.2承受重载荷并要求耐磨 性与抗疲劳性高的工件，应采用离子渗氮或气体渗氮。4.1.3承受中等弯曲、 扭转和- -定冲击载荷， 且工作表面承受磨损的轴类工件，应采用气体氮碳共渗、盐浴硫氮碳共渗或离子渗氮(碳索结构钢除外24.1.4承受很高的弯曲、扭转和- -定冲击载荷， 工作表面易磨损的工件(如大马力柴油机曲轴);承受很高的弯曲、扭转和- -定冲击载荷，转速高、精度高的工件(如坐标镗床主轴等)应采用离子渗氮或气体渗氮。4.1.5用含铬、 钼、钒的合金结构钢制造的承受高接触载荷和弯曲应力，且要求变形小的工(如大模数重载齿轮齿轴)采用深层离子渗氮或气体渗氮。4.1.6要求减摩、 自润滑性能高的工件，应采用盐浴硫氮碳共渗。4.1.7单纯要求耐蚀性好的工作， 可用碳索钢制造并进行抗蚀渗氮，但化合物层应以e相为主，且致密区厚度在10pμm以上。4.1.8承受较轻 与中等载荷，以粘着磨损为主要失效形式的工件，应采用盐浴硫氮碳共渗或气休氮碳4.1.9以粘着磨损为主要 失效形式的模具(如高精度冷冲模、冷挤模、拉伸模、塑料及非金属成型模等)和刀具(回火温度低的碳索工具钢、低合金工具钢冷作模具除外),应采用盐浴硫氮碳共渗或气体氮碳共渗;以热磨损与冷疲劳为主要失效形式的模具( 如铜合金挤压模与压铸模等)，应采用离子渗氮或气体渗氮。4.1.10低温 电解渗硫主要用于经过渗碳、淬火;渗氮;整体或表面淬火以及调质的工件，达到降低表面磨擦系数，提高抗擦伤、抗咬合能力的目的。4.1.11五种低温化学 热处理渗层性能的对比见表1。表1五种低温化学热处理渗层性能的对比工艺名称减摩、抗咬合弯曲疲劳强度接触疲劳强度冲击疲劳强度|冷热疲劳强度 抗粘着磨损性能及自润滑性能气体渗氮优良良离子渗氮较差中盐浴硫氮碳共渗气体氮碳共渗抗咬合能力优低温电解渗硫良，不耐磨抗磨粒磨损表面硬度HV0.1 (不低于)渗层深度性能碳素结构钢合金结构钢合金工具钢mm400700950-般0.3~0.5,特殊0.5~0.7-般0.2~0.4,特殊0.4~0.8450650≤0.3≤03一二≤0.02CEPICJB/T 7500- -2007几种典型工件(齿轮、轴类、冷热模具等)的适用工艺参见附录A、附录B、附录C.4.2根据工件的材料及技术要 求选择工艺4.2.1碳索 钢工件，不应选用气体渗氮(抗蚀渗氮除外)或离子渗氮，应采用气体氮碳共渗或盐浴硫氮碳共渗。4.2.2铸铁工件， 回火温度低落于520C的弹赞钢等工件，应选用气体氮碳共渗或离子渗氮。4.2.3形状复杂件，有深孔、小孔、细狭缝或盲孔的需硬化工件，不应选用离子渗氮。4.2.4需要 局部渗或局部防渗的工件，不应选用盐浴硫氮碳共渗。4.2.5要求有效硬化层深度大于 0.35mm的工件应选用离子渗氮或气体渗氮;要求渗层较浅的工件应选用盐浴硫氨碳共渗或气体氮碳共渗，也可选用离子渗氮。4.3根据工件的尺寸和生产 批量选择工艺4.3.1工件尺寸较大 且批量生产，应用气体氮碳共渗或离子渗氮。4.3.2品种单- 一且大批量生产，可选用气体氮碳共渗;工件大小不一，品种多，宜采用盐浴硫氮碳共渗。4.4 根据综合经济效益选择工艺从生产效率、生产周期、能源消耗、设备投资、生产成本及环境保护等因素综合考虑，因厂制宜地合理选择工艺见表2。表2_五种低温化学热处理工艺方 法综合经济效益比较设备繁简及生产周期及节能、|生劳动条件及对实现连续作业工艺名称成本投资额节材潜力效率环境有无污染生产难易-般，投资难周期长，能耗较大、节材气体渗氮较低|较好，无污染较高较难度额不大潜力小离子渗氮较复杂，投资|周期较短， 比气体渗氮节较高|好，无污染额较大能约1/3周期短，能耗比气体法小，一般，共渗后在氧化浴等[简单，投资额盐浴硫氮碳共渗部分工件可用碳钢制造，经高温则清洗水可直接排放，否较低较易较小|共渗后代替不锈钢、青铜|则应先加FeSO4中和周期较短，部分工件可用较好，排气口点燃并先用气体氮碳共渗-般，投资额碳钢制造，经共渗后代替不较高溶剂萃取氢氰酸，则不污染较低不锈锺大气低温电解渗硫周期短，能耗低高|较好， 无污染较低5低温化学热处理工艺的实施分别参照GB/T 18177、JB/T 6956、JB/T 4155、JB/T 9198等相关标准执行。低温电解渗硫可参照有关工艺执行。3CEpICJB/T 7500- -2007附录A(资料性附录)适用于齿轮的低温化学热处理工艺适用于齿轮的低温化学热处理工艺见表A.1。衷A.1渗层主要性能齿轮达到的疲劳强度极限齿轮负荷棋数范围材料| 渗层深度推荐的工艺接触疲劳极限弯曲疲劳极限MPamm渗层组织碳索结构钢、盐浴硫氦碳共渗;气低负荷齿轮|<3合金结构钢、裘层以ε相<0.3体氮碳共渗; 气体或离<600<20<500为主锈钢等子渗氮等|中负荷齿轮表层以y'离子渗氮;深层离子4~8合金结构钢0.3~0.5600~1200200~250500~1000化合物为主溶氮:气体渗氮|高负荷齿轮表层以γ'深层离子渗氮;气体|9~12>0.51200~1500250~330> 1000渗氮附录B适用于轴类工件的低温化学热处理工艺适用于轴类工件的低温化学热处理工艺见表B.1.表B.1工件名称失效形式表面硬度渗层深度推荐工艺HV0.1QT600-3≥7000.15~0.20气体氮碳共渗拖拉机曲轴疲劳、磨损≥5000.25~0.35盐浴硫氮碳共渗42CrMoAl离子渗氮大功率柴油机及船用柴油机曲轴40CrNiMo≥8000.4~0.6气体渗氮35CrNi3W38CrMoAl镗床与机床主轴磨损、疲劳38CrWVAI≥100040Cr传动轴齿轮轴疲劳38CxMoAI0.2~0.4气体氮碳共渗盐浴硫氮碳共渗能母调节杆咬死、 磨损、疲劳45≥500~6000.2~0.3CEPIcJB/T 7500- -2007附录((资料性附录)适用于模具的低温化学热处理工艺适用于模具的低温化学热处理工艺见表C.1.表C.1渗层主要性能模具类别失效形式材料表面硬度渗层深度推荐工艺.HV0.1mmCr12MoCr12MoV0.8~0.12气体氮碳共渗高精度冷冲榄冲击疲劳粘着磨损W6Mo5Cr4V2化合物层深≤Sμm|盐浴硫氮碳共渗W18Cr4V65Nb0.08~0.12拉伸模(不锈钢、钛盐浴硫氮碳共渗合金等金属加工用)粘着磨损≥1000化合物层深≤5μm~W18Cr4V10μm65Nb离子渗氮铝(或锌)合金挤4Cr5MoVSi≥0.15, .冷热疲劳粘着磨损≥900盐浴硫氨碳共渗压模及压铸模3Cr2W8化合物层深> 8μm40Cr0.2~0.25,塑料成型模45≥600化合物层深≥8μm气体氮碳共渗40Mn25