【航空工业行业标准(HB)】 航空精密仪器仪表金属制件的尺寸稳定化处理

中华人民共和国航空行业标准
FL0180
HB/Z352-2002
航空精密仪器仪表金属制件的
尺寸稳定化处理
Stabilizing treatment for metallic partsof precise equipment & instrument for aviation2002-11-20发布
国防科学技术工业委员会发布
2003-02-01实施
HB/Z352-2002
本指导性技术文件非等效采用OCT180278-86《精密仪器金属零件尺寸的热稳定化处理典型工艺过程》。
本指导性技术文件与OCT180278的主要技术差异如下：取消了OCT180278中的“安全要求”部分；-取消了OCT180278中有关钨基合金以及碳素钢的内容；未纳入OCT180278中与我国国内标准无对应关系的合金牌号，同时按我国航空仪表行业生产使用情况增加了部分合金牌号；按HB5354增加了加热设备类别的要求；制件类别按尺寸稳定性要求的程度、几何形状和尺寸公差等级等综合因素用比较法进行划分；一冷作硬化状态铜合金的典型制造工艺过程分为棒材制件和平板类制件两部分；-增加了一些对典型制造工艺过程的注解；一所有合金的退火、正火、回火、时效、固溶处理制度均按我国材料标准和航空行业热处理标准的规定做了修改，部分合金的稳定化处理制度也相应做了修改；-附录A补充了QSn6.5-0.1和QBe1.9的氧化程度与温度的大致关系。本指导性技术文件的附录A是资料性附录。本指导性技术文件由中国航空工业第一集团公司提出。本指导性技术文件由中国航空综合技术研究所归口。本指导性技术文件起草单位：太原航空仪表有限公司、北京青云航空仪表有限公司。本指导性技术文件主要起草人：刘连生、肖松、宋健。1范围
航空精密仪器仪表金属制件的
尺寸稳定化处理
HB/Z 352-2002
本指导性技术文件规定了航空精密仪器仪表金属制件的类别、稳定化处理设备、工艺、一一般要求、典型制造工艺过程和稳定化处理制度以及质量控制要求。本指导性技术文件适用于结构钢、工具钢、不锈钢、弹性合金、铜合金、铝合金、镁合金和钛合金按指定强度或状态制造的、工作温度低于100℃的航空精密仪器仪表制件的尺寸稳定化处理（筒称稳定化处理）。其它材料牌号或产品中的精密加工制件也可参照执行。2规范性引用文件
下列文件中的条款通过本指导性技术文件的引用而成为本指导性技术文件的条款。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指导性技术文件，然而，鼓励根据本指导性技术文件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指导性技术文件。GB/T1800.3极限与配合基础第3部分：标准公差和基本偏差数值表HB5354热处理工艺质量控制
铸造铝合金热处理
HB5446
镁合金铸件热处理
HB5462
HB/Z80
航空用不锈钢和耐热钢热处理说明书航空用铍青铜热处理工艺说明书HB/Z135
HB/Z136
HB/Z137
航空结构钢热处理工艺
钛合金热处理工艺说明书
HB/Z161
弹性元件用精密合金热处理工艺说明书HB/Z216
铜及铜合金热处理工艺说明书
HB/Z276-95变形铝合金零件热处理3制件的类别
3.1分类原则
按制件对尺寸稳定性所要求的程度、几何形状和尺寸精度将航空精密仪器仪表金属制件分为三类。制件类别应在设计图样的技术要求栏中注明。3.2第1类制件
尺寸稳定性要求极高的制件。这些制件包括浮子陀螺仪、陀螺电机万向节中的主要制件，以及其它精密仪器仪表中起最关键作用的制件，其尺寸公差等级通常要求达到GB/T1800.3的IT5或更高。3.3第2类制件
各类精密仪器仪表中起关键作用的制件。这些制件包括尺寸稳定性要求极高，但形状简单一些、结构比较稳定或尺寸小些的制件；或尺寸稳定性要求程度般，但属于形状复杂、形体较大和直接影响输出示值准确度的制件。这些制件的尺寸公差等级一般为IT5～IT9级。3.4第3类制件
HB/Z352-2002
各类精密仪器仪表中对尺寸稳定性具有一定要求的制件。这些制件的尺寸公差等级一般不高于IT7级，也有个别虽为IT6级，但形状简单，结构稳定，尺寸也比较小。4稳定化处理设备
4.1加热设备
4.1.1稳定化处理加热炉类型、加热介质以及各类合金的退火、正火、回火、时效、奥氏体不锈钢的固溶处理加热用炉类别应根据各合金特点及制件表面质量的要求程度选择。其中：结构钢应按HB/Z136选择；不锈钢按HB/Z80选择；弹性合金按HB/Z161选择；铜合金按HB/Z216选择；铍青铜按HB/Z135选择；变形铝合金按HB/Z276选择；铸造铝合金按HB5446选择；镁合金按HB5462选择；钛合金按HB/Z137选择。
4.1.2强化热处理状态铝合金、镁合金和冷作硬化状态铜合金的稳定化处理用炉应符合HB5354规定的Ⅱ类炉要求。
4.1.3在满足本标准热处理制度条件下，只要不改变材料设计的状态，可选择HB5354规定的Ⅲ类炉。4.2冷处理设备和装置
4.2.1各种制冷设备和装置均可用于制件的冷处理，其制冷温度、冷却能力应符合工艺和生产负荷要求。
4.2.2冷处理介质包括固态二氧化碳（干冰，-78℃）、液氮（-196℃）、被机械制冷的空气和酒精、用凝固点低于一78℃的介质（汽油、酒精、丙酮等）与于冰调制成所需温度的混合物以及被蒸发的液氮气体等。4.2.3所有冷处理设备和装置应配置控温或测温仪表。当被控温度不低于-85℃时，控温精度应不超过±5℃；低于一85℃时，控温精度不超过±10℃。5稳定化处理工艺
5.1稳定化处理包括了退火、正火、回火、时效、冷处理、热循环处理、奥氏体不锈钢的固溶处理等一系列稳定组织和消除应力的热处理工艺。5.2制定合理的工艺过程和正确的稳定化处理制度应考虑到：制件尺寸稳定性要求的程度；
一制件的构造、尺寸大小和主要尺寸之间的关系：一材料牌号和状态；
一机械加工的特点和工作量以及制件表面允许的氧化程度。允许根据具体情况调整表1～表26的典型制造工艺过程和稳定化处理制度。6稳定化处理一般要求
6.1准备进行稳定化处理的制件应将表面油渍、污物、水分和金属屑清除干净。尤其当下道工序没有加工余量时，应采取有效措施将制件沟槽、根角、盲孔等部位清理干净。在操作过程应带上干净的棉织细纱手套，并防止碰伤和划伤制件表面。6.2稳定化处理应尽量减少因不适当的吊挂、叠压、加热、冷却方法以及相变等因素造成的变形和新应力。
6.3所有稳定化处理的极限加热温度都必须保证所要求的力学性能和组织结构。凡必须改变材料设计状态的热处理都应经设计或冶金部门批准后实施。6.4凡允许最终加工表面存在氧化色应在工艺文件中规定，其被氧化的程度与大致的温度关系见附录A。如果基本的机械加工后不可能为随后加工留有余量或表面处理前不允许有氧化色，稳定化处理的制件应在真空炉或保护气氮炉中进行加热。6.5低于280℃的钢件稳定化处理应尽量在电加热油浴槽中进行。所有低温的稳定化处理也可以在烘2
箱中进行。所有合金的铸件均不允许在盐浴炉中加热。HB/Z352-2002
6.6冷作硬化状态的铜合金平板类制件和T4、T6状态的铝合金平板类制件，采用热校平获得平面度可能会改变材料状态，原则上应依靠原始材料的平面度质量或进行磨平。对某些强度要求不高的铝合金板类制件可采用O1状态热校平获得平面度。6.7最后时效仅用于消除第1类制件表面处理后的残余应力。如果表面处理过程是在100C以上加热条件进行的（不包括预处理），或在最终机械加工之前已经进行了表面处理，就不再进行最后时效工序。所有的加热都不应损坏各种镀覆层质量，否则应降低加热温度。6.8对于尺寸公差等级要求达到IT4～IT6的制件允许最终机械加工作为最后的工序，但上道工序加工所留单边余量应不大于0.075mm。6.9完成稳定化处理工序的制件应有序放人转工箱中待检验，必要时应用电容纸包好，避免碰伤和锈蚀。
7典型制造工艺过程和稳定化处理制度7.1钢的稳定化处理
7.1.1钢制件的典型制造工艺过程和稳定化处理制度7.1.1.1未热处理强化低合金钢和不锈钢制件的典型制造工艺过程见表1对应其稳定化处理工序的热处理制度见表2、表3。
7.1.1.2热处理硬度不高于38.0HRC的低合金钢和马氏体不锈钢制件的典型制造工艺过程见表4,对应其稳定化处理工序的热处理制度见表5、表6。7.1.1.3热处理硬度高于38.0HRC的马氏体不锈钢和硬度高于54.5HRC的工具钢制件的典型制造工艺过程见表7,对应其稳定化处理工序的热处理制度见表8、表9。7.1.1.4沉淀硬化型不锈钢制件的典型制造工艺过程见表10,对应其稳定化处理工序的热处理制度见表11。
7.1.2钢的稳定化处理要求
7.1.2.1钢制件的退火、正火、回火、时效以及奥氏体不锈钢的固溶处理工艺应按HB/Z80、HB/Z136的规定执行，其它稳定化处理工艺按本标准执行。7.1.2.2淬火应采取有效措施减小变形，并尽量采用回火校正法，或回火后尽量用静力校正萍火变形，随后及时进行去应力回火，其温度比正常回火温度低15℃～30℃，同样应防止产生回火脆性。对于贝氏体等温淬火制件可在淬火后进行校正，并于180℃～250℃温度去应力回火。7.1.2.3冷处理是钢淬火后的补充工艺，般于萍火后2h内进行。制件如有开裂的危险，可先低温回火后再冷处理。
冷处理一般在一50℃～一70℃进行，持续时间按25mm/h计算，但至少为1.5h。对于尺寸稳定性要求高的制件也可以选择80℃或更低的温度。制件冷处理后应防止锈蚀。一般冷处理后应及时回火，对于高碳钢以及形状复杂和水率的制件间隔时间一般不超过4h，其它制件不超过16h。7.2弹性合金的稳定化处理
7.2.1弹性合金制件的典型制造工艺过程和稳定化处理制度弹性合金制件的典型制造工艺过程见表10,对应其稳定化处理工序的热处理制度见表12。7.2.2弹性合金的稳定化处理要求弹性合金制件的时效工艺应按HB/Z161的规定执行，其它稳定化处理工艺按本标准执行。7.3铜合金的稳定化处理
7.3.1铜合金制件的典型制造工艺过程和稳定化处理制度7.3.1.1未热处理强化铜合金制件的典型制造工艺过程见表13,对应其稳定化处理工序的热处理制度3
HB/Z352-2002
见表14。
7.3.1.2冷作硬化状态铜合金棒材制件的典型制造工艺过程见表15,对应其稳定化处理工序的热处理制度见表16。
7.3.1.3冷作硬化状态铜合金平板类制件的典型制造工艺过程见表17,对应其稳定化处理工序的热处理制度见表18。
7.3.1.4铍青铜制件的典型制造工艺过程见表10，对应其稳定化处理工序的热处理制度见表19。7.3.2铜合金的稳定化处理要求
7.3.2.1铜合金制件的退火工艺应按HB/Z216的规定执行，铍青铜制件的时效工艺应按HB/Z135的规定执行，其它稳定化处理工艺按本标准执行。7.3.2.2为了减少铍青铜的时效变形，可先进行240℃～270℃的低温时效。平板类制件可直接选用固溶处理后冷作硬化的板材装人夹具内时效，以获得较高的平面度。7.4铝合金的稳定化处理
7.4.1铝合金制件的典型制造工艺过程和稳定化处理制度7.4.1.1未热处理强化铝合金制件的典型制造工艺过程见表13,对应其稳定化处理工序的热处理制度见表20。
7.4.1.2热处理强化铝合金制件的典型制造工艺过程见表21，对应其稳定化处理工序的热处理制度见表22。
7.4.2铝合金的稳定化处理要求
7.4.2.1铝合金的退火、时效工艺应按HB/Z276、HB5446的规定执行，其它稳定化处理工艺按本标准执行。
7.4.2.2为了减少固溶处理的火应力，可以粗加工减少厚度再进行固溶处理，也可使用热水或聚合物水溶液做淬火介质。
7.4.2.3铝合金的热循环处理按下列顺序进行：把制件置于50～-70℃的负温容器中保持1h～2h。为了提高热循环处理的效果，可以在液氮中冷处理，冷处理的冷却速度对热循环处理没有实质性影响：一制件冷处理结束后从负温容器中取出，待形成的霜溶解后再放人加热设备中加热到规定温度；或于50℃左右先烘1h～2h，如果由于工作条件限制不能干燥后立即加热制件，允许中断不超过24h；
一制件加热保温结束后在室温中冷却，然后再放入负温容器中。所有情况都应用加热工序结束热循环处理。7.4.2.4不同类别制件的热循环处理次数分别为：第1类制件一3次；第2类制件一2次；第3类制件一1次。热循环之间的中断时间不限制。7.4.2.5采用TX51、TX52状态铝合金加工的制件严禁重复固溶处理和退火，但允许在工序间进行低于正常时效温度的稳定化处理。7.4.2.6自然时效状态铝合金制件的稳定时效加热温度最高不允许超过110℃。7.5镁合金的稳定化处理
7.5.1镁合金制件的典型制造工艺过程和稳定化处理制度7.5.1.1未热处理强化镁合金制件的典型制造工艺过程见表13，对应其稳定化处理工序的热处理制度见表23。
7.5.1.2热处理强化镁合金制件的典型制造工艺过程见表21，对应其稳定化处理工序的热处理制度见表24。
7.5.2镁合金的稳定化处理要求
铸造镁合金的退火和时效工艺按HB5462规定执行；变形镁合金的退火、时效和其它的稳定化处理4
工艺按本标准执行。
7.6钛合金的稳定化处理
HB/Z352-2002
7.6.1钛合金制件的典型制造工艺过程和稳定化处理制度7.6.1.1未热处理强化钛合金制件的典型制造工艺过程见表13,对应其稳定化处理工序的热处理制度见表25。
7.6.1.2热处理强化钛合金制件的典型制造工艺过程见表10,对应其稳定化处理工序的热处理制度见表26。
7.6.2钛合金的稳定化处理要求
7.6.2.1钛合金制件的退火和时效工艺按HB/Z137规定执行，其它的稳定化处理工艺按本标准执行。7.6.2.2热处理强化钛合金的热循环处理方法同7.4.2.3的规定，热循环处理次数同7.4.2.4的规定。7.6.2.3允许表10的热处理强化钛合金制造工艺过程修改为：制取毛坏一退火一粗加工一固溶处理一欠时效一基本的和精细的机械加工一时效一最终的机械加工一稳定时效一抗腐蚀处理或喷保护除层一最后时效。
8质量控制
8.1设备质量控制
稳定化处理设备应满足HB5354的要求；冷处理设备和装置应检定合格；测量器具应按规定定期检定。
8.2工艺材料质量控制
稳定化处理工艺材料应符合相应的标准或技术文件规定。8.3工艺质量控制
8.3.1所有稳定化处理工艺文件均应符合HB5354要求。操作工序卡片除常规工艺内容外，必要时还应注明材料状态和表面质量要求以及主要尺寸和形状、位置公差的测量要求。8.3.2稳定化处理前操作者应核对制件的图样和工艺规程，并检查随制件转工的工序流动卡片，其上的图号、名称、工序号必须与工艺规程一致。8.3.3稳定化处理过程中不得任意变更加热或冷处理温度、保温时间、保护介质、冷却和加热条件。操作者每热处理炉次应做一份原始记录，其原始记录和自动记录纸应有操作者和检验人员签名，并交质管部门归档。
8.4制件质量控制
按工艺要求检查稳定化处理前、后制件的外观质量和几何尺寸。检查稳定化处理后的材料状态应符合设计要求。8.4.2
表1未热处理强化低合金钢和不锈钢制件的典型制造工艺过程制件
制取毛坏
（铸造、压力
加工、从圆
棒上截取、
从板等型材
上切取）
退火或正
火，奥氏！粗加工和
体不锈钢
基本的机
的固溶处|械加工
制造工
艺过程
去应力
精细的机」第一次稳|最终的机
械加工
精细的和
最终的机
械加工
定时效
械加工
第二次稳
定时效
抗腐蚀处
理或喷保
护涂层
如果工序1已经采用了退火、正火或固溶处理状态的原始材料，或铸件、锻件是以退火、固溶状态供应的，或采用了冷精整型材，工序2就不再进行。b工序3可以进行精细的机械加工，并取消工序5、6。HB/Z352-2002
按表1
工序号
工序名称
退火或正火
去应力退火
第一次稳定时效
第二次稳定时效
最后时效
表2未热处理强化低合金钢制件的稳定化处理制度合金牌号
30CrMnSiA
40CrNiMoA
30CrMnSiA
40CrNiMoA
加热温度
880900
860~880
850~870
650680
260~280
160~180
130~150
保温时间，h
第1类第2类第3类
冷却条件
退火时随炉冷至650℃
以下空冷；正火时空冷
随炉冷至250℃以下空冷
随炉冷至200℃以下空冷
“允许工序4加热温度采用450℃～500℃。b在真空或保护气氛炉中加热时，允许工序6把加热温度提高到400℃～500℃，保温时间缩短到4h～5h。表3未热处理强化不锈钢制件的稳定化处理制度按表1
工序号
工序名称
不完全退火
低温退火
固溶处理
去应力退火
第一次
稳定时效
第二次
稳定时效
最后时效
合金牌号
2Cr13、3Cr13
2Cr13Ni2
1Cr17Ni2
0Cr18Ni9
1Cr18Ni9Ti
1Cr13、2Cr13
3Cr13、4Cr13
1Cr17Ni2
2Cr13Ni2
0Cr18Ni9
1Cr18Ni9Ti
1Cr13.2Cr13
3Cr13、4Cr13
1Cr17Ni2
2Cr13Ni2
0Cr18Ni9
1Cr18Ni9Ti
加热温度
850900
870-900
870~900
840~860
880~920
670690
1050~1100
640~660
440~460
260280
160180
130~150
保温时间，h
第1类
第2类
第3类
冷却条件
随炉冷至300℃
以下空冷
空冷，有效厚度
大于6mm时水冷
随炉冷至250℃
以下空冷
随炉冷至200℃
以下空冷
：工序2中1Cr13可采用730℃～780℃加热并空冷的方法退火。b奥氏体不锈钢的工序4允许采用稳定化退火，加热温度为820℃～900℃，保温时间为0.5h～1h，随炉冷。°在真空或保护气氛中加热时，允许工序6把温度提高到400℃～500℃，保温时间缩短到4h～5h，6
HB/Z352-2002
表4热处理硬度不高于38.0HRC的低合金钢和马氏体不锈钢制件的典型制造工艺过程制造
制取毛坏(压
力加工、从國
棒上截取、从
板等型材上切
粗加工
淬火和
回火，
必要时
进行冷
基本的
机械加
精细的
机械加
精细的
和最终
的机械
第一次
稳定时
最终的
机械加
第二次稳
定时效
抗腐蚀
处理或
喷保护
。如果工序1已经采用了退火、正火状态的原始材料，或锻件是以退火状态供应的，或采用冷精整型材，工序2就不再进行。对于棒材毛坏只有显微组织不合格时才进行工序2。b允许工序5进行精细的机械加工，并取消工序7、8。表5热处理硬度不高于38.0HRC的低合金钢制件的稳定化处理制度按表4
工序号
工序名称
稳定回火
第一次
稳定时效
第二次
稳定时效
最后时效
合金牌号
30CrMnSiA
40CrNiMoA
30CrMnSiA
40CrNiMoA
表4工序4
火回火硬度
34.0~38.0
26.0~33.0
34.0~38.0
26.0~33.0
34.0~38.0
26.0~33.0
26.0~38.0
加热温度
460~500
500～540
450490
500~540
480~520
520~560
260~280
160~180
130～150
保温时间，h
第2类第3类
第1类
允许工序6的加热温度比按硬度要求的回火温度低大约30℃。4～5
冷却条件
随炉冷至200℃
以下空冷
在真空或保护气氛炉中加热时，允许工序8把加热温度提高到450℃，保温时间缩短到4h~5h。热处理硬度不高于38.0HRC的马氏体不锈钢制件的稳定化处理制度表6
按表4
工序号
工序名称
稳定回火
合金牌号
2Cr13、3Cr13
4Cr13.2Cr13Ni2
1Cr17N2
加热温度
500~550
340~380
400～500
保温时间，h
第1类
第2类|第3类
冷却条件
HB/Z352-2002
按表4
工序号
工序名称
第一次稳定时效
第二次稳定时效
最后时效
合金牌号
1Cr13、2Cr13
3Cr13、4Cr13
1Cr17Ni2
2Cr13Ni2
表6(续)
加热温度
保温时间，h
第1类
260280
160~180
130~150
允许工序6的加热温度比按硬度要求的回火温度低大约30℃。第2类
第3类
冷却条件
随炉冷至200℃以下空冷
b在真空或保护气氛炉中加热时，允许工序8把加热温度提高到450℃，保温时间缩短到4h～5h(1Cr17Ni2除外)。
表7热处理硬度高于38.0HRC的马氏体不锈钢和硬度高于54.5HRC的工具钢制件的典型制造工艺过程制件
制取毛坏（压力
加工、从圆棒上
截取、从板等型
材上切取）
退火（工具
钢采用球化
退火，或调
质处理）
淬火和回
火，必要
基本的机！
械加工
时进行冷
精细的机
械加工
最终的机
械加工
抗腐蚀处
理或喷保
护涂层
锻件是以退火状态供应的，或采用冷精整型材，工序2就不再进行。对于棒材毛坏只有显微组织不合格时才进行工序2。
允许工序3进行精细的机械加工，并取消工序5、6。表8
热处理硬度高于38.0HRC的马氏体不锈钢制件的稳定化处理制度按表7
工序号
工序名称
稳定回火
稳定时效
最后时效
合金牌号
1Cr17Ni2、2Cr13
2Cr13Ni2Www.bzxZ.net
3Cr13、4Cr13
1Cr17Ni2、2Cr13
2Cr13Ni2
3Cr13、4Cr13
1Cr17Ni2、2Cr13
2Cr13Ni2
3Cr13、4Cr13
表7工序4
淬火回火硬度
加热温度
150~220
170~250
170~250
130～150
150～180
130~150
130~150
”允许工序6的加热温度提高到比工序4的回火温度低大约30℃。8
保温时间，h
第1类
第2类
第3类
冷却条件
按表7
工序号
工序名称
稳定回火
稳定时效
最后时效
热处理硬度高于54.5HRC的工具钢制件的稳定化处理制度合金牌号
表7工序4
淬火回火硬度
55.0~60.0
55.0~60.0
55.0~60.0
55.0~60.0
55.0~60.0
加热温度
110~130
160~180
120~140
160~180
110130
160~180
120~140
160~180
110～130
“允许工序6的加热温度提高到比工序4的回火温度低大约15℃。保温时间，h
第1类
第2类
HB/Z352-2002
第3类
冷却条件
表10沉淀硬化型不锈钢、弹性合金、铍青铜和热处理强化钛合金制件的典型制造工艺过程制件
制取毛坏（压
力加工、从圆
棒上截取、从
板等型材上切
粗加工和
基本的机
械加工
制造工
时效处理
（包括调
整热处
艺过程
精细的机
械加工
第一次稳
定时效
。如果工序1已经采用了固溶处理状态的原始材料，工序2就不再进行。b允许工序3进行精细的机械加工，并取消工序5、6。表11
按表10
工序号
工序名称
第一次
稳定时效
第二次
稳定时效
最后时效
最终的机
械加工
沉淀硬化型不锈钢制件的稳定化处理制度加热温度
合金牌号
0Cr17Ni7Al
0Cr15Ni7Mo2Al
260~280
160~180
130~150
第1类
第二次稳
定时效
保温时间，h
第2类
“在不允许制件有氧化色的情况下，允许工序8把期热温度降低到130℃～150℃。9
抗腐蚀处
理或喷保
护涂层
第3类
冷却条件