CN103572013B - 一种40Cr钢的球化退火方法 - Google Patents

Abstract

一种40Cr钢的球化退火方法，属于冶金技术领域，按以下步骤进行：（1）选用的40Cr钢为热轧线材，其成分按重量百分比含C 0.37~0.44%、Si 0.17~0.37%、Mn 0.50~0.80%、Cr 0.80~1.10%、Ni≤0.030%、P≤0.035%、S≤0.035%、Cu≤0.030%，余量为Fe；（2）升温至760~780℃，然后保温10~20min；（3）以20±2℃/h的速度降温至680±5℃，然后再次保温3~5h；（4）随炉冷却至450±5℃，再空冷至室温。本发明球化退火后的40Cr钢的显微硬度明显减小，组织及力学性能均能满足后续的塑性加工成形要求，能够为最终的淬火和回火做好组织准备。

Description

一种40Cr钢的球化退火方法

技术领域

本发明属于冶金技术领域，特别涉及一种40Cr钢的球化退火方法。

背景技术

冷镦钢球化退火的主要目的是使钢铁材料的微观组织中的碳化物球化，降低材料的硬度，提高材料的塑性，降低材料的变形抗力，使材料易于塑性加工成形。

40Cr钢是主要用于制造各种齿轮，曲轴，蜗杆，套环的中碳调质钢。球化退火工艺的作用，就是获得铁素体基体上分布着细小，均匀，圆形的碳化物组织，这将使得耐磨性，接触疲劳强度，断裂韧性得到改善和提高。40Cr钢热轧盘条在热轧后，后续的塑性加工，淬火等都需要经过球化退火处理，以软化材料，降低变形抗力，同时防止淬火时的开裂和变形。为了提高球化退火效率，缩短球化时间，近年来发展了多种旨在提高球化退火效率的的球化新工艺；现有的40Cr球化退火工艺中，连续球化退火工艺和等温球化退火工艺都需要较长的退火时间，奥氏体化后退火工艺需要10~16h，国内40Cr钢传统球化退火工艺一般需要14h，而且球化质量不稳定。

发明内容

针对现有40Cr钢在球化退火技术上存在的上述问题，本发明提供一种40Cr钢的球化退火方法，通过调整球化退火的保温时间和降温速率，提高球化退火效率，降低成本，改善40Cr钢的硬度和球化组织。

本发明的40Cr钢的球化退火方法按以下步骤进行：

1、选用的40Cr钢为热轧线材，其成分按重量百分比含C 0.37~0.44%、Si 0.17~0.37%、Mn 0.50~0.80%、Cr 0.80~1.10%、Ni ≤0.030%、P≤0.035%、S≤0.035%、Cu≤0.030%，余量为Fe；

2、将40Cr钢升温至760~780℃，控制升温速度在5~10℃/min，然后保温10~20min；

3、将保温后的40Cr钢以20±2℃/h的速度降温至680±5℃，然后再次保温3~5h；

4、将再次保温后的40Cr钢随炉冷却至450±5℃，再空冷至室温，完成球化退火。

上述方法选用的热轧线材的直径在5~10mm。

上述方法获得的球化退火后的40Cr钢的微观组织为铁素体和弥散分布的粒状碳化物，所述的粒状碳化物为球化组织，评级为5~6级。

上述的球化退火后的40Cr钢的显微硬度为153.3~160.5HV。

本发明的方法通过在高温阶段（760~780℃）缩短保温时间，然后严格控制降温速度，获得了性能良好的球化退火40Cr钢；本发明球化退火后的40Cr钢的显微硬度明显减小，组织及力学性能均能满足后续的塑性加工成形要求，能够为最终的淬火和回火做好组织准备；本发明的方法具有良好的应用前景。

附图说明

图1为本发明实施例1中球化退火后的40Cr钢的球化组织金相图；

图2为本发明实施例2中球化退火后的40Cr钢的球化组织金相图。

具体实施方式

本发明实施例中球化退火采用的设备为SX2-6-13D-箱式电阻加热炉，。

本发明实施例中测量显微硬度采用的国家标准为GB/T 4340.1-2009。

本发明实施例中测量球化等级采用的国家标准为JB/T5074—2007中、低碳钢球化体评级方法。

本发明实施例中观测球化组织金相图采用的设备为德国蔡司公司的Axio Imager.M2m正置全自动材料显微镜（北京普瑞赛司仪器有限公司代理）。

本发明实施例中选用的热轧线材的轧制工艺按以下步骤进行：

（1）将连铸后的钢坯进行开坯，开坯过程中加热温度为1100~1130℃，加热时间为5~7h，所述钢坯规格为325×280mm；

（2）将开坯后的钢坯进行轧制，轧制过程中开轧温度为1050~1080℃，终轧温度为875~895℃，吐丝温度为800~815℃；

（3）钢坯轧制后以5~15℃/s的冷却速率快速冷却至550~600℃，随后在辊道冷却线上一直保温到300~350℃集卷，得到40Cr钢热轧线材，其成分按重量百分比含C 0.37~0.44%、Si 0.17~0.37%、Mn 0.50~0.80%、Cr 0.80~1.10%、Ni ≤0.030%、P≤0.035%、S≤0.035%、Cu≤0.030%，余量为Fe，组织主要为铁素体和珠光体，并含有部分贝氏体。

实施例1

选用的40Cr钢为热轧线材，直径在10mm，其成分按重量百分比含C 0.37%、Si 0.37%、Mn 0.50%、Cr 1.10%、P 0.022%、S 0.030%、Cu 0.030%，余量为Fe；

将40Cr钢置于电阻加热炉中，升温至760℃，控制升温速度在5~10℃/min，然后保温20min；

将保温后的40Cr钢以20±2℃/h的速度降温至680±5℃，然后再次保温3h；

将再次保温后的40Cr钢随炉冷却至450±5℃，再空冷至室温，完成球化退火；

获得的球化退火后的40Cr钢的微观组织为铁素体和弥散分布的粒状碳化物，所述的粒状碳化物为细小均匀的球化组织，球化组织金相图如图1所示，评级为6级，显微硬度为160.5HV。

实施例2

选用的40Cr钢为热轧线材，直径在8mm，其成分按重量百分比含C 0.44%、Si 0.17%、Mn 0.80%、Cr 0.80%、Ni 0.030%、P 0.031%、S≤0.029%，余量为Fe；

将40Cr钢置于电阻加热炉中，升温至770℃，控制升温速度在5~10℃/min，然后保温10min；

将保温后的40Cr钢以20±2℃/h的速度降温至680±5℃，然后再次保温4h；

将再次保温后的40Cr钢随炉冷却至450±5℃，再空冷至室温，完成球化退火；

获得的球化退火后的40Cr钢的微观组织为铁素体和弥散分布的粒状碳化物，所述的粒状碳化物为细小均匀的球化组织，球化组织金相图如图2所示，评级为5级，显微硬度为153.3HV。

实施例3

选用的40Cr钢为热轧线材，直径在6mm，其成分按重量百分比含C 0.40%、Si 0.21%、Mn 0.62%、Cr 0.94%、Ni 0.017%、P 0.026%、S 0.033%、Cu 0.022%，余量为Fe；

将40Cr钢置于电阻加热炉中，升温至780℃，控制升温速度在5~10℃/min，然后保温15min；

将保温后的40Cr钢以20±2℃/h的速度降温至680±5℃，然后再次保温5h；

将再次保温后的40Cr钢随炉冷却至450±5℃，再空冷至室温，完成球化退火；

获得的球化退火后的40Cr钢的微观组织为铁素体和弥散分布的粒状碳化物，所述的粒状碳化物为细小均匀的球化组织，评级为5级，显微硬度为158.2HV。

实施例4

选用的40Cr钢为热轧线材，直径在5mm，其成分按重量百分比含C 0.41%、Si 0.30%、Mn 0.71%、Cr 1.02%、Ni 0.011%、P 0.033%、S 0.028%、Cu 0.019%，余量为Fe；

将40Cr钢置于电阻加热炉中，升温至760℃，控制升温速度在5~10℃/min，然后保温10min；

将保温后的40Cr钢以20±2℃/h的速度降温至680±5℃，然后再次保温3h；

将再次保温后的40Cr钢随炉冷却至450±5℃，再空冷至室温，完成球化退火；

获得的球化退火后的40Cr钢的微观组织为铁素体和弥散分布的粒状碳化物，所述的粒状碳化物为细小均匀的球化组织，评级为6级，显微硬度为159.1HV。

实施例5

选用的40Cr钢为热轧线材，直径在5mm，其成分按重量百分比含C 0.39%、Si 0.19%、Mn 0.55%、Cr 0.86%、Ni 0.025%、P 0.034%、S 0.031%，余量为Fe；

将40Cr钢置于电阻加热炉中，升温至780℃，控制升温速度在5~10℃/min，然后保温20min；

将保温后的40Cr钢以20±2℃/h的速度降温至680±5℃，然后再次保温5h；

将再次保温后的40Cr钢随炉冷却至450±5℃，再空冷至室温，完成球化退火；

获得的球化退火后的40Cr钢的微观组织为铁素体和弥散分布的粒状碳化物，所述的粒状碳化物为细小均匀的球化组织，评级为5级，显微硬度为156.6HV。

Claims (1)

1.一种40Cr钢的球化退火方法，其特征在于按以下步骤进行：

（1）选用的40Cr钢为热轧线材，其成分按重量百分比含C 0.37~0.40%、Si 0.19~0.37%、Mn 0.50~0.62%、Cr 0.86~1.10%、Ni≤0.025%、P ≤0.034%、S ≤0.033%，余量为Fe；所述的热轧线材的直径在5~10mm;

（2）将40Cr钢升温至760~780℃，控制升温速度在5~10℃/min，然后保温15~20min；

（3）将保温后的40Cr钢以20±2℃/h的速度降温至680±5℃，然后再次保温3~5h；

（4）将再次保温后的40Cr钢随炉冷却至450±5℃，再空冷至室温，完成球化退火；

球化退火后的40Cr钢的微观组织为铁素体和弥散分布的粒状碳化物，所述的粒状碳化物为球化组织，评级为5~6级，显微硬度为156.6~160.5HV。