CN101524813B - 摩托车曲柄锻件余热调质工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种摩托车曲柄锻件余热调质工艺，包括中频加热、抽坯、粗模锻、精模锻、恒温处理、淬火和回火等工序。本发明经锻造余热调质能显著提高淬透性，组织和硬度分布均匀，机械性能优于常规调质后的工件；精锻后的工件采用短时恒温处理，使工件入淬火液时的温度均匀一致，保证了性能的稳定，质量优异，能够实现工业化生产，同时短时恒温处理只消耗了极少量的电能，能耗低，符合节约型社会的要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种摩托车零部件的调质处理方法，尤其涉及摩托车曲柄锻件的余热调质工艺。
背景技术
世界工业发达国家从上世纪60年代就开始研究锻造余热调质的生产工艺。因其节能效果显著，提高产品的机械性能，减少了工序环节，缩短了生产周期等优势引起了各国科研单位和热处理行业的重视，80年代就得到了广泛应用，我国的JB4202-86钢的锻造余热淬火回火处理和JB4202-1999的修订版就是最有力的证明。随着我国设备、动力、机器零部件等机械工业的发展，对锻后余热调质的应用也引起了较多的争论和关注，虽然取得了一定的成果，但存在着明显的不足，主要是因为该工艺方法生产的产品晶粒度较粗大，金相组织与常规调质的存在明显差异，因而不被大部分金属产品行业认可。
目前，国内余热调质过程一般为工件终锻后，目测表面的温度入水淬火，再经高温回火。该方法易受人为、光线等不稳定因素影响，产品质量极不稳定，工件淬火开裂不易控制，报废率高。或采用恒温加热设备，只利用600℃左右的部分余热，重新加热奥氏体化后淬火，再经高温回火，该方法消除了锻造变形后产生的晶粒错位现象，不能彻底解决晶粒粗大问题，节能效果不明显，失去了余热调质的基本意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种摩托车曲柄锻件余热调质工艺，以有效提高产品的机械性能。
本发明包括以下步骤：
a、将钢质棒料放入中频炉中，中频加热至1050-1200℃，采用红外线测温仪控温；
b、在950-1100℃下对加热后的棒料抽坯，制得曲柄毛坯件；
c、对曲柄毛坯件进行粗模锻，控制温度为920-950℃，使曲柄的柄部和杆部成型；
d、在880-920℃下进行精模锻，去除曲柄表面的氧化层，使曲柄的具体尺寸与设计尺寸相符；
e、将曲柄放入网带恒温炉中，在850-860℃下恒温处理220-260秒，使曲柄表面的温度与心部的温度基本一致；
f、将恒温处理后的曲柄放入10-58℃的水溶淬火液中，淬火20-60秒；
g、将淬火后的曲柄加热至630-700℃，回火处理85-95分钟。
上述a步骤中的钢质棒料为45#或40Cr圆钢。
上述f步骤中淬火液的介质浓度为1.8-5.4％。
本发明对终锻后的工件立即进行短时850-860℃恒温处理，通过精确控制炉温，高温下的工件经辐射和对流换热后，能保证温度趋于相同，工件入淬火液时内、外温度均匀一致，同时通过控制淬火介质温度和浓度等参数，保证了工件淬火质量的稳定，也使晶粒粗化得到有效控制，解决了淬火开裂现象。
本发明通过取样检测与常规调质产品的性能比较见下表：
从以上对照表可见，余热调质后试样的各项指标已全面达到并超过了GB/T699中规定的性能要求，余热调质后试样的强度和冲击韧性都明显高于常规调质的性能，且横截面硬度分布比常规调质更均匀。
本发明的有益效果是：
1、45#或40Cr钢曲柄经锻造余热调质能显著提高淬透性，组织和硬度分布均匀，机械性能优于常规调质后的工件。
2、精锻后的工件采用短时恒温处理，使工件入淬火液时的温度均匀一致，保证了性能的稳定，质量优异，能够实现工业化生产。
3、通过锻造余热调质工艺处理的产品探伤报废率，包括锻造缺陷在内，只有3‰左右，显著提高了产品质量，同时短时恒温处理只消耗了极少量的电能，能耗低，符合节约型社会的要求。
附图说明
图1为余热调质工件的心部组织图。
图2为图1的放大图。
图3为常规调质工件的心部组织图。
图4为图3的放大图。
图5常规调质工件的边缘组织图。
图6为图5的放大图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
实施例1，摩托车C100型曲柄锻件的余热调质工艺包括以下步骤：
a、将45#圆钢棒料放入250KW中频炉中，中频加热至1050℃，采用红外线测温仪控温；
b、在950℃下通过150T空气锤对加热后的棒料抽坯，制得曲柄毛坯件；
c、通过630T摩擦压力机对曲柄毛坯件进行粗模锻，控制温度为920℃，使曲柄的柄部和杆部成型；
d、在880℃下通过300T摩擦压力机进行精模锻，去除曲柄表面的氧化层，使曲柄的具体尺寸与设计尺寸相符；
e、将曲柄放入网带恒温炉中，在850℃下恒温处理220秒，使曲柄表面的温度与心部的温度基本一致；
f、将恒温处理后的曲柄放入介质浓度为1.8％、温度为10℃的南京科润728型水溶淬火液中，淬火20秒；
g、将淬火后的曲柄放入网带回火炉中，加热至630℃，回火处理85分钟，回火后即为曲柄坯件成品。
实施例2，摩托车C125型曲柄锻件的余热调质工艺包括以下步骤：
a、将40Cr圆钢棒料放入250KW中频炉中，中频加热至1150℃，采用红外线测温仪控温；
b、在1000℃下通过150T空气锤对加热后的棒料抽坯，制得曲柄毛坯件；
c、通过630T摩擦压力机对曲柄毛坯件进行粗模锻，控制温度为935℃，使曲柄的柄部和杆部成型；
d、在900℃下通过300T摩擦压力机进行精模锻，去除曲柄表面的氧化层，使曲柄的具体尺寸与设计尺寸相符；
e、将曲柄放入网带恒温炉中，在855℃下恒温处理240秒，使曲柄表面的温度与心部的温度基本一致；
f、将恒温处理后的曲柄放入介质浓度为3％、温度为34℃的南京科润728型水溶淬火液中，淬火40秒；
g、将淬火后的曲柄放入网带回火炉中，加热至660℃，回火处理90分钟，回火后即为曲柄坯件成品。
实施例3，摩托车C250型曲柄锻件的余热调质工艺包括以下步骤：
a、将40Cr圆钢棒料放入250KW中频炉中，中频加热至1200℃，采用红外线测温仪控温；
b、在1100℃下通过150T空气锤对加热后的棒料抽坯，制得曲柄毛坯件；
c、通过630T摩擦压力机对曲柄毛坯件进行粗模锻，控制温度为950℃，使曲柄的柄部和杆部成型；
d、在920℃下通过300T摩擦压力机进行精模锻，去除曲柄表面的氧化层，使曲柄的具体尺寸与设计尺寸相符；
e、将曲柄放入网带恒温炉中，在860℃下恒温处理260秒，使曲柄表面的温度与心部的温度基本一致；
f、将恒温处理后的曲柄放入介质浓度为5.4％、温度为58℃的南京科润728型水溶淬火液中，淬火60秒；
g、将淬火后的曲柄放入网带回火炉中，加热至700℃，回火处理95分钟，回火后即为曲柄坯件成品。
如图1至图6中余热调质工件与常规调质工件的组织对比可知：
从图1可看出，利用余热调质生产的曲柄试样心部组织几乎全为回火索氏体，说明余热淬火后能将试样全部淬成马氏体，淬透性较高，这是硬度在截面均匀分布的关键，图2放大后可清楚看出碳化物颗粒细小，且均匀分布在铁素体基体上。而根据图3、图4显示，常规调质后，试样心部含有部分沿晶界分布的先共析铁素体，淬透性较低，这是导致硬度不均匀的主要因素，且碳化物尺寸和分布较不均匀，直至工件边缘晶界铁素体才消失，碳化物分布趋于均匀(见图5、图6)。由此可见，余热调质后试样的强度、冲击韧性等机械性能都明显高于常规调质的性能，且横截面硬度分布比常规调质更均匀。
Claims (1)
1.一种摩托车曲柄锻件余热调质工艺，其特征在于包括以下步骤：
a、将45#或40Cr圆钢棒料放入中频炉中，中频加热至1050-1200℃，采用红外线测温仪控温；
b、在950-1100℃下对加热后的棒料抽坯，制得曲柄毛坯件；
c、对曲柄毛坯件进行粗模锻，控制温度为920-950℃，使曲柄的柄部和杆部成型；
d、在880-920℃下进行精模锻，去除曲柄表面的氧化层，使曲柄的具体尺寸与设计尺寸相符；
e、将曲柄放入网带恒温炉中，在850-860℃下恒温处理220-260秒，使曲柄表面的温度与心部的温度基本一致；
f、将恒温处理后的曲柄放入10-58℃的水溶淬火液中，淬火20-60秒；
g、将淬火后的曲柄加热至630-700℃，回火处理85-95分钟。
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