CN102260777B - 锁具材料的热处理工艺 - Google Patents
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Abstract
一种锁具材料的热处理工艺及其设备，其中所述材料为25CrMnSi，其热处理包括：正火：温度920℃±10℃、保温时间120分钟后空气冷却；淬火：温度880℃±10℃、保温时间180分钟后水冷却；回火：温度610℃±10℃、保温时间180分钟后空气冷却。同时提供与其相对应的热处理设备。经上述热处理工艺和设备所得到的锁具材料的抗拉强度满足：850MPa，屈服强度满足：700MPa，硬度HB：240-280，满足船用集装箱锁具材料的机械要求的同时，具有金属成本低、良好适宜的强度、硬度、塑性和韧性、以及热处理工艺设备简单、操作方便、环境污染小的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种材料的热处理工艺及其设备，特别是应用于锁具的材料。
背景技术
材料，例如合金钢，的强度、硬度、塑性和韧性通常是一个矛盾的统一体。选择合理的合金成分和含量以达到优选的合金材料，一直是行业中努力的方向。针对船用集装箱锁具的特殊工作要求，选择合理的强度、硬度和塑性和韧性材料就是本领域中所要解决的技术问题。
现有技术中采用42CrMo材料并同时加以相应的热处理工艺，以作为锁具的材料。其中热处理包括：
一、正火：网带炉中、正火温度900℃±10℃、保温时间120分钟后空气冷却；
二、淬火：网带炉中、淬火温度890℃±10℃、保温时间120分钟后油冷却；
三、回火：网带炉中、回火温度630℃±10℃、保温时间180分钟后水冷却。
但现有技术中的材料及其相应的热处理工艺仍具有不足。例如，现有材料42CrMo采用的是具有贵重金属的合金钢，其材料成本较高；同时，热处理过程中，特别是淬火后，其弯晶马氏体量开始增多，且塑性、韧性较差；再者，热处理中的工艺较为复杂、成本高同时热处理易产生较多的环境污染。以上技术问题均有待新的技术对其进行解决。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种新型锁具材料的热处理工艺，其中所述材料为25CrMnSi。同时其热处理包括：
一、正火：温度920℃±10℃、保温时间120分钟后空气冷却；
二、淬火：温度880℃±10℃、保温时间180分钟后水冷却；
三、回火：温度610℃±10℃、保温时间180分钟后空气冷却。
同时提供相应的25CrMnSi材料的热处理设备：其包括：热处理系统和将锁具材料在所述热处理系统间运输连接的运输系统，所述热处理系统沿着所述运输系统依次具有：温度可被设为920℃±10℃，停留时间可被设为120分钟的正火炉；温度可被设为880℃±10℃，停留时间可被设为180分钟的淬火炉；冷却后产品温度设为300℃，置有冷却介质为水溶性淬火液的淬火槽；温度可被设为610℃±10℃，停留时间可被设为180分钟的回火炉。
采用上述技术后所获得的材料，其抗拉强度满足：850MPa，屈服强度满足：700MPa，硬度HB：240-280，满足锁具材料的机械要求的同时，具有金属成本低、良好适宜的强度、硬度、塑性和韧性、以及热处理工艺设备简单、操作方便、自动化程度高、环境污染小的特点。
附图说明
图1是本热处理设备的示意图。
具体实施方式
为解决上述技术问题，本发明提供一种与新型的锁具材料相适应的热处理工艺。其中所述材料为25CrMnSi。该材料避免了现有技术中的较为昂贵的合金金属元素的使用，使得金属成本降低。同时，本技术25CrMnSi作为低碳钢(碳含量小于等于0.30％)、低合金钢淬火后组织以马氏体为主，能够保证在具有现有技术的强度和硬度的前提下，同时具备高塑、韧性。而现有技术的42CrMo的碳含量大于0.30％，在淬火后，弯晶马氏体量开始增多，且在相同的强度、硬度 条件下塑性、韧性较差。因此本技术25CrMnSi材料的使用即保证了机械性能的要求，也达到了降低金属成本，以及后续热处理成本的目的。
本创作所提供的与上述技术材料25CrMnSi相对应的热处理工艺包括：
一、正火：煤气发生炉中，温度920℃±10℃、保温时间120分钟后空气冷却；
二、淬火：网带炉中，温度880℃±10℃、保温时间180分钟后水冷却；
三、回火：井式炉中，温度610℃±10℃、保温时间180分钟后空冷却。相对应的，针对上述锁具材料进行热处理的设备为：
1、正火炉1：温度可被设为920℃±10℃，停留时间可被设为120分钟的正火炉1。
正火时，将锁具材料8置于温度低于100±10℃的正火炉1里，升温到920℃±10℃，保温120分钟，在温度低于600℃时出炉，然后置于第一空气冷却处I，进行第一次空冷；
优选的正火炉共分7个加热区，各个加热区温度设定为920℃±10℃。多个被预制成与正火炉1的尺寸相适应的锁具材料8工件依批次通过上述7个加热区，而被加热升温，并依次连续的在上述7个加热区中保温，以使得锁具材料8在正火炉中获得有效长度的保温时间。加热区数量也可以是其他的数量，其确定依据之一是与工件所需加热的时间相适应，以保证工件的加热要求，和大规模连续生产的要求。
同时为达到自动化生产和更有效的控制正火工序的目的，在上述的7个加热区中可以设有温度监控设备9，以实现温度的显示、记录和远程报告，并进一步实现对正火炉温度的及时调整。优选的，一、二、三、四、五加热区采用TCW-32A三相调压，六七区用数显仪表示温度，每个区都有EL-100-60多点记录仪显示记录温度。锁具材料8在保温120分钟后出炉，然后置于第一空气冷却处I，进行第一次空冷。
2、淬火炉2和淬火槽7：所述淬火炉子为：温度880℃±10℃、保温时 间180分钟。优选的，温度可被设为550±10℃和880±10℃，相应的停留时间可被设为60±5分钟和120±5分钟的淬火炉2；冷却后产品温度设为300℃，置有冷却介质为水溶性淬火液3的淬火槽7。
淬火时，将前述经过第一次空冷的锁具材料8置于温度低于100±10℃的淬火炉里，然后温度升高并控制在550±10℃的淬火炉2中保温60±5分钟后，然后继续升温到880±10℃，保温120±5分钟。取出置于淬火槽7淬火，冷却介质为水溶性淬火液3，锁具材料8冷致300℃左右后被运出淬火槽7。
优选的淬火炉，由5个加热区组成，各个加热区温度控制到550±10℃和880±10℃。工件相应的停留时间可被设为60±5分钟和120±5分钟后，自动置入淬火槽7，进行淬火。各个加热区中可以设有温度监控设备9，以实现温度的显示、记录和远程报告，并进一步实现对淬火炉温度的及时调整。优选的，各个加热区可以设有数显智能温控仪主控，多点记录仪集中记录并监控。另外，加热区数量也可以是其他的数量，其确定依据之一是与工件所需加热的时间相适应，以保证工件的加热要求，和大规模连续生产的要求。
淬火采用的冷却介质为水溶性淬火液3。优选的是配有PVA10％，三己醇胺1％，苯甲酸纳0.2％，太古油0.2％的水溶性淬火液。为实现进一步的自动化生产，与淬火槽7相连接的淬火介质系统5可以采用具有自动化能力较高大循环形式，并配有特殊搅拌功能，保证淬火液的连续和稳定供应。淬火液3淬火前的温度可以为正常温度，例如30度以下。锁具材料8在淬火液3内滞留时间8-25分钟，通过淬火槽7中的温度监控设备9检测工件的冷却温度，当工件冷致300℃左右，然后由淬火槽7提升机传送带把工件送出淬火槽7到区域II处，然后进行回火处理。
3、回火炉4：温度可被设为610±10℃，停留时间可被设为180分钟的回火炉4。
回火时，将前述经过淬火的锁具材料8置于温度低于50±10℃的回火炉4里，升温到610±10℃，保温180分钟取出，然后置于第二空气冷却处III，进 行空冷。
优选回火炉：由5个加热区组成的，各个加热区温度升到610±10℃，保温180分钟取出的进行空冷。加热区的数量同样基于上述原因可以选择其他的数量，而每个加热区可以设有数显智能温控仪主控，多点记录仪集中记录并监控等温度监控设备9，以实现温度的显示、记录和远程报告。
4、运输系统：其将所述锁具材料在所述热处理系统间运输连接，以实现所述锁具材料的热处理工艺。
其包括如下部分：将出自所述正火炉1的所述锁具材料8运至第一空气冷却处I，再运至所述淬火炉2的第一运输设备A；将出自所述退淬火炉2的所述锁具材料8运至所述淬火槽7冷却，再运至区域II处的第二运输设备B；将所述锁具材料8运至所述回火炉4，再运至第二空气冷却处III的第三运输设备C。例如采用起吊设备，输送带等直线运输设备等。
另外，本热处理设备在上述需要时间控制的区域还配有检测所述锁具材料停留在上述炉中时间的计时设备10，并可以实现时间的显示、记录和远程报告，便于整个生产的高度自动化。
作为更进一步的改进，本热处理设备中还具有上位控制单元6，本系统中的正火炉1、淬火炉2和淬火槽7、淬火介质系统5、回火炉4以及运输系统可以分别或同时的通过有线或无线11的形式同上位控制单元6相连接，以使得上位控制单元6可以获得本系统中的计时设备10和温度监控设备9发出的数据信号，并及时调整炉内的温度和停留时间，并控制运输系统与其相配合及时运输，最终实现整个系统的大规模化的系统自动控制。
从上述热处理工艺及其设备的介绍可知，在本技术25CrMnSi在正火阶段，采用了高于现有技术42CrMo的正火温度，其有效的结果是改变铸件内部树枝状结晶，细化晶粒，得到较为改善和提高的机械性能。
同时在本技术中淬火采用水冷、回火空气冷却这些不仅相对现有技术成本低，同时也最大程度的避免了环境污染，同时相应的处理过程简单优化、设备 成本低。上述热处理设备具有：自动程度高、便于对其全程进行远程和现场的过程控制、保证热处理工艺的顺利进行、使所述锁具材料达到所需的机械性能、污染小等特点。
采用上述技术后所获得的材料，其抗拉强度满足：850MPa，屈服强度满足：700MPa，硬度HB：240-280，满足锁具材料的机械要求的同时，具有金属成本低、良好适宜的强度、硬度、塑性和韧性、以及热处理工艺设备简单、操作方便、环境污染小的特点。
本发明中所揭示的实施例，将通过权利要求得到体现和保护，任何根据本发明中所得到的启示，均落入本发明所保护的范围之中。
Claims (3)
1.一种锁具材料的热处理工艺：所述材料为25CrMnSi，其工艺包括：
第一步、正火：将锁具材料置于温度低于110℃的正火炉里，升温到920℃±10℃，保温120分钟，在温度低于600℃时出炉，然后置于第一空气冷却处，进行第一次空冷；第二步、淬火：将前述经过第一次空冷的锁具材料置于温度低于110℃的淬火炉里，然后温度升高并控制在550±10℃的淬火炉中保温60±5分钟后，然后继续升温到880±10℃，保温120±5分钟，取出置于淬火槽淬火，冷却介质为水溶性淬火液，锁具材料冷至300℃后被运出淬火槽；
第三步、回火：将前述经过淬火的锁具材料置于温度低于60℃的回火炉里，升温到610±10℃，保温180分钟取出，然后置于第二空气冷却处，进行空冷。
2.如权利要求1所述的锁具材料的热处理工艺，其特征在于：冷却介质是配有PVA10％，三己醇胺1％，苯甲酸钠0.2％，太古油0.2％的水溶性淬火液。
3.如权利要求1所述的锁具材料的热处理工艺，其特征在于：热处理后的锁具的抗拉强度满足：850MPa，屈服强度满足：700MPa，硬度HB：240-280。
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