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成功案例

膨胀合金热处理


1 范围

本标准规定了膨胀合金热处理所用设备与工装、工艺参数、质量检验和质量控制等要求。
本标准适用于航天产品常用膨胀合金零件的热处理。

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(不包含勘误的内容)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新版本。凡是不注日期的引用文件，其新版本适用于本标准。
GB/T14985 膨胀合金的尺寸、外形、表面质量、试验方法和检验规则的一般规定
GB 15735 金属热处理生产过程**卫生要求
GJB 509 热处理工艺质量控制要求
QJ 1428－1988 热处理炉温控制与测量
YB/T 5231 定膨胀封接铁镍钴合金
YB/T 5233 无磁定膨胀瓷封镍基合金
YB/T 5235 定膨胀封接铁镍铬、铁镍合金
YB/T 5236 杜美丝芯用铁镍合金 4J43
YB/T 5237 玻封铁镍铜合金 4J41
YB/T 5240 玻封铁铬合金 4J28热处理低膨胀铁镍、铁镍钴合金

3 设备与工装

3.1 设备
3.1.1 热处理设备可选用真空炉、保护气氛炉、盐浴炉、空气电阻炉、电加热恒温烘箱和冷却水槽。
3.1.2 热处理设备的使用温度应满足工艺要求。
3.1.3 真空炉炉内的真空压强应控制在 1.33 Pa～1.33×10
－ 3 Pa 范围内，压升率应不大于 0.665 Pa/h。
3.1.4 保护气氛炉应优先选用还原性氢气炉，氢气露点应低于–40℃。保护气氛允许使用中性、微还
原性气氛。
3.1.5 盐浴炉的加热介质应呈中性，使用时应先进行脱氧处理。
3.1.6 热处理过程的测温和控温，应采用精度高的自动控温仪表和记录仪表。热处理设备的炉温均匀
性应符合 QJ 1428－1988 中Ⅲ类或不低于Ⅲ类炉的要求。
3.1.7 配置适合膨胀合金固溶热处理冷却专用的清水槽。
3.2 工装
膨胀合金热处理使用的工装应采用低碳不锈钢制作。

4 热处理工艺

4.1 热处理种类
热处理种类有去应力退火、中间退火、终退火、固溶热处理、时效处理和稳定化处理。
4.2 热处理工序安排
4.2.1 去应力退火应在零件机械加工过程中或终退火之前进行，目的是为了消除加工应力，防止零
件变形。
4.2.2 中间退火应在零件冷变形之前（对硬态材料）或在其工序之间进行，目的是为了消除加工硬化、
恢复塑性，改善冲压性能。
4.2.3 终退火一般在零件加工成型之后进行，目的是为了去除杂质和消除应力，使零件获得均匀稳
定的奥氏体组织（ γ 相）和线膨胀系数。
4.2.4 固溶热处理应在零件加工之前进行，目的是为了获得单相奥氏体组织，降低线膨胀系数。
4.2.5 时效处理应在固溶热处理或零件成型之后进行，目的是为了消除固溶热处理和加工应力，使零
件获得稳定的金相组织和性能。
4.2.6 稳定化处理应在零件精加工之后进行，目的是为了消除应力，使零件获得稳定的金相组织和性
能。
4.3 热处理前的准备
4.3.1 按工艺技术文件核对零件的工序名称、合**号、技术要求。
4.3.2 检查零件的表面质量，不应有裂纹、损伤等缺陷。
4.3.3 对热处理后需要进行物理性能和金相组织等检验的零件，应采用检测试样，试样应符合 GB/T
14985 的有关规定。试样应与零件同熔炼炉号、同批次、同状态，并与零件同炉热处理。
4.3.4 零件、试样和工夹具应用汽油、酒精清洗干净，干燥后入炉。
4.4 热处理制度

4.4.1 膨胀合金的热处理工艺参数见表 1。


注: △t 1 、△t 2 、△t 3 、△t 4 是指零件有效厚度每毫米需分别增加的保温时间为 0.5min、1min、1.5min、2min。

  a 对线膨胀系数稳定性要求高的精密零件，可采用加热温度 95℃~100℃，保温 48h。

4.4.2 中间退火温度应在 650℃～850℃之间合理选择，注意防止晶粒长大。
4.4.3 采用 1 100℃进行真空退火时，应注意防止零件叠放时产生真空粘结。
4.4.4 热处理的保温时间应根据使用的设备、零件的有效厚度、装炉量和放置方式进行调整。采用真
空炉处理时，保温时间应取上限。

5 质量检验
5.1 检查生产操作过程和执行工艺规范的正确性。
5.2 外观质量检查要求如下：
a)  零件表面应无裂纹、变形超差、碰伤和粘结现象;
b)  经真空炉或氢气炉终退火的零件，表面应无氧化;
c)  热处理后与玻璃或陶瓷烧结的零件，表面允许有光泽的氧化膜;
d)  经去应力退火、中间退火和固溶热处理后需要加工的零件，表面允许有氧化色。
5.3 当设计或工艺技术文件有明确规定时， 应进行物理性能和金相组织检验。 检验结果应符合附录 A
或工艺技术文件规定的技术要求。检验方法按 GB/T 14985 的规定进行。

6 质量控制
6.1 热处理质量控制应符合 GJB 509 的有关规定。
6.2 膨胀合金制作的零件， 其材料质量应符合 YB/T 5231、 YB/T 5233、 YB/T 5235、 YB/T 5236、 YB/T 5237、
YB/T 5240、YB/T 5241 等有关标准的规定。
6.3 需返修的零件，固溶热处理或终退火允许重复二次。
6.4 热处理过程应做好记录。零件应妥善保管，防止损伤和腐蚀。
6.5 按本标准**选用膨胀合金热处理制度，应进行工艺试验，并经有关部门审核和确认。

7 技术**
7.1 热处理工作环境和生产过程应严格执行GB15735的有关规定。
7.2 使用氢气作保护气氛，应有防火和防爆措施。

膨胀合金热处理后的物理性能和金相组织
膨胀合金热处理后的物理性能和金相组织应符合表 A.1 的规定。




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