CN105154652A

CN105154652A - 提高粗大光坯锻轴件力学性能的热处理方法

Info

Publication number: CN105154652A
Application number: CN201510625300.3A
Authority: CN
Inventors: 马进; 李文定; 龚明健; 张锦豫
Original assignee: Kocel Steel Foundry Co Ltd
Current assignee: Kocel Steel Foundry Co Ltd
Priority date: 2015-09-28
Filing date: 2015-09-28
Publication date: 2015-12-16

Abstract

一种提高粗大光坯锻轴件力学性能的热处理方法包括正火空冷、淬火液冷、回火空冷步骤，所述正火的目的是使材料的组织均匀化、细化，然后采用淬火液冷却使材料的组织进一步细化，同时提高材料的综合力学性能，最后通过高温回火使基体再结晶和碳化物质点粗化、球化，由于碳化物的球化，减少位错滑移的距离，使滑移的距离变短，从而使塑性、韧性呈上升趋势，经过所述热处理工艺的锻轴件的性能达到：抗拉强度≥800MPa、屈服强度≥480MPa、纵向延伸率≥14%、纵向断面收缩率≥40%、纵向冲击≥27J；横向延伸率≥10%、横向断面收缩率≥27%、横向冲击≥16J。

Description

提高粗大光坯锻轴件力学性能的热处理方法

技术领域

本发明涉及一种提高粗大的锻造光坯轴力学性能工艺技术，尤其涉及一种提高粗大光坯锻轴件力学性能的热处理方法。

背景技术

光坯锻轴件材料在轧制时纤维走向是有方向性的，横向和纵向的力学性能不一致，通过拉伸试验检可以测出材料的抗拉强度、屈服强度、延伸率和断面收缩率。

一般，横向和纵向的抗拉强度和屈服强度的要求相同，但横向和纵向的延伸率和断面收缩率要分别满足两个不同的标准，实际生产中，纵向延伸率和断面收缩率一般容易达到，但横向延伸率和断面收缩率因为存在锻造纤维流向问题，一般很难满足要求，容易导致产品不符合质量要求。

目前，有通过改进锻造方法提高扁方类锻件横向力学性能的，该工艺通过改变锻造方向来控制金属流线方向，增加不同方向上的二次镦拔，达到提高锻件横向机械性能同时改善综合机械性能的，但是，对于圆轴类锻件，则没有相应的锻造方法改进横向、纵向性能的，也没有通过热处理方法提高横向、纵向性能的记载。

发明内容

有必要提出一种能够改变光坯锻轴件材料的组织结构、改善光坯锻轴件材料的横向、纵向力学性能的提高粗大光坯锻轴件力学性能的热处理方法。

一种提高粗大光坯锻轴件力学性能的热处理方法：所述光坯锻轴件的化学成份为C：0.39%～0.45%、Si：0.20%～0.37%、Mn：0.60%～0.90%、P≤0.025%、S≤0.025%、Cr：0.90%～1.20%、Ni：0.30%～0.50%、Mo：0.15%～0.35%、Cu≤0.20%，其余为铁，将上述化学成份的光坯锻轴件经过高温锻造、理化检验、粗加工工序，最后进行最终性能热处理，所述最终性能热处理方法分为三个步骤：

正火空冷：使用热处理炉将光坯锻轴件加热至860℃～900℃，保温6～8小时后，出炉空冷至150℃～200℃；

淬火液冷：将光坯锻轴件再次加热至840℃～880℃，保温6～8小时后，将光坯锻轴件在PAG聚合物淬火液中连续冷却到200℃～250℃后出液空冷不超过2h；

回火空冷：将光坯锻轴件第三次放入热处理炉内加热至630℃～670℃，保温时间8～10h，保温结束后直接出炉空冷。

本发明采用的热处理方法包括正火空冷、淬火液冷、回火空冷步骤，所述正火的目的是使材料的组织均匀化、细化，然后采用淬火液冷却使材料的组织进一步细化，同时提高材料的综合力学性能，最后通过高温回火使基体再结晶和碳化物质点粗化、球化，由于碳化物的球化，减少位错滑移的距离，使滑移的距离变短，从而使塑性、韧性呈上升趋势，经过所述热处理工艺的锻轴件的性能达到：抗拉强度≥800MPa、屈服强度≥480MPa、纵向延伸率≥14%、纵向断面收缩率≥40%、纵向冲击≥27J；横向延伸率≥10%、横向断面收缩率≥27%、横向冲击≥16J。

附图说明

图1为横向试样长条的切取示意图。

图2为纵向试样长条的切取示意图。

图3为图2的俯视图。

图中：较薄光坯锻轴试样10、横向试样长条101、较厚光坯锻轴试样20、纵向试样长条201。

具体实施方式

本发明的光坯锻轴件的化学成份的质量分数为：C：0.39%～0.45%、Si：0.20%～0.37%、Mn：0.60%～0.90%、P≤0.025%、S≤0.025%、Cr：0.90%～1.20%、Ni：0.30%～0.50%、Mo：0.15%～0.35%、Cu≤0.20%，其余为铁。

提高上述化学成份的光坯锻轴件的力学性能的热处理方法：将经过高温锻造、理化检验、粗加工工序的粗大光坯锻轴件进行最终性能热处理，最终性能热处理方法分为三个步骤：

正火空冷：将热处理炉按照30℃～70℃/小时的升温速度对光坯锻轴件加热至860℃～900℃，使其奥氏体化，然后保温6～8小时后，取出光坯锻轴件在空气中冷却至150℃～200℃，此时产品的内部组织能够达到均匀化。可以切取一个薄片作为样品在高倍显微镜下观察其内部均匀化组织结构。

淬火液冷：将光坯锻轴件再次放入热处理炉内，按照30～70℃/小时的升温速度再次加热至840℃～880℃，使其奥氏体化，然后保温6～8小时后出炉，将光坯锻轴件在PAG聚合物淬火液中连续冷却到200℃～250℃后出液空冷。连续冷却就是产品持续不间断浸没在淬火液中，在温度降低到200℃～250℃之前不取出产品，PAG聚合物淬火液的质量百分比浓度为8%～12.5%，液冷时，将光坯锻轴件充分浸没在PAG聚合物淬火液内，产品的端面或顶面无外漏在淬火液之外的情况，避免冷却不均匀引起产品内部组织结构的变化。使用测温仪器对淬火液中浸没的产品进行温度抽测，满足200℃～250℃后取出，在空气中搁置使其自然冷却。

回火空冷：光坯锻轴件淬火液冷后，在空气中自然冷却不超过2小时对其进行回火。将光坯锻轴件第三次放入热处理炉内，按照30℃～70℃/小时的升温速度再次加热至630℃～670℃，保温时间8～10h，保温结束后光坯锻轴件直接出炉空冷。

参见图1至图3，通过继续对经过正火空冷、淬火液冷、回火空冷步骤处理的光坯锻轴件进行力学性能检测，检测出经过该热处理方法的光坯锻轴件的力学性能指标。

该力学性能检测的步骤包括横向拉伸性能检测和纵向拉伸性能检测：

横向拉伸性能检测的方法为：将靠近光坯锻轴件的冒口端一侧横向切取300mm～350mm厚度的光坯锻轴作为光坯锻轴试样，再将该光坯锻轴试样切取为厚度不同的较薄光坯锻轴试样10和较厚光坯锻轴试样20，较薄光坯锻轴试样10的厚度可以为30±5mm，较厚光坯锻轴试样20的厚度可以为不小于220mm，在较薄光坯锻轴试样10的一个端面上选取一条直径，在距离该直径的垂直距离为二分之一半径的位置选取两条平行于该直径的弦，该两条弦以该直径为对称轴对称，分别以该两条弦为中心线，沿着平行于该两条弦的方向截取两根横向试样长条101，由于需要检测的光坯锻轴件尺寸种类较多，该横向试样长条101的宽度从弦向弦两侧扩展，以检测仪器方便测量为准。

为了检测结果具有代表性，选取靠近光坯锻轴件的冒口端一侧切取光坯锻轴试样，因为靠近冒口端的锻轴件由于浇注时液体补缩导致冷却最慢，该位置的组织结构最不稳定，各项性能最低，所以在整个锻轴件产品中选取质量最薄弱的此处切取试样，此处的试样的性能检测能够符合工艺要求，则充分代表该整个锻轴件的性能符合工艺要求。

纵向拉伸性能检测的方法为：在较厚光坯锻轴试样20的一个端面上选取一条直径，在距离该直径的垂直距离为二分之一半径的位置选取两个点，该两个点以该直径为对称轴对称，分别将该两个点沿着较厚光坯锻轴试样20的轴向方向向下延伸形成两条纵向试样轴，以该两条纵向试样轴分别为中心线切取两条纵向试样长条201，该两条纵向试样长条201可以为以纵向试样轴为中心对称轴的圆柱体，该圆柱体的直径为以纵向试样轴为中心向纵向试样轴的两侧扩展，同理，该圆柱体的直径以检测仪器方便测量为准。

对选取好的横向试样长条101进行力学性能检测，满足抗拉强度≥800MPa、屈服强度≥480MPa、横向延伸率≥10%、横向断面收缩率≥27%、横向冲击≥16J；对选取好的纵向试样长条201进行力学性能检测，满足抗拉强度≥800MPa、屈服强度≥480MPa、纵向延伸率≥14%、纵向断面收缩率≥40%、纵向冲击≥27J。

Claims

1.一种提高粗大光坯锻轴件力学性能的热处理方法，其特征在于：所述光坯锻轴件的化学成份为C：0.39%～0.45%、Si：0.20%～0.37%、Mn：0.60%～0.90%、P≤0.025%、S≤0.025%、Cr：0.90%～1.20%、Ni：0.30%～0.50%、Mo：0.15%～0.35%、Cu≤0.20%，其余为铁，将上述化学成份的光坯锻轴件经过高温锻造、理化检验、粗加工工序，最后进行最终性能热处理，所述最终性能热处理方法分为三个步骤：

淬火液冷：将光坯锻轴件再次加热至840℃～880℃，保温6～8小时后，将光坯锻轴件在PAG聚合物淬火液中连续冷却到200℃～250℃后出液空冷；

2.如权利要求1所述提高粗大光坯锻轴件力学性能的热处理方法，其特征在于：所述正火空冷、淬火液冷、回火空冷步骤中均使用热处理炉对光坯锻轴件进行加热，热处理炉的升温速度为30℃～70℃/小时。

3.如权利要求1所述提高粗大光坯锻轴件力学性能的热处理方法，其特征在于：在淬火液冷步骤中，所述PAG聚合物淬火液的质量百分比浓度为8%～12.5%。

4.如权利要求1所述提高粗大光坯锻轴件力学性能的热处理方法，其特征在于：在淬火液冷步骤中，所述连续冷却为将光坯锻轴件持续不间断的全部浸没在PAG聚合物淬火液中。

5.如权利要求1所述提高粗大光坯锻轴件力学性能的热处理方法，其特征在于：在淬火液冷步骤中，光坯锻轴件液冷后空冷时间不超过2h。

6.如权利要求1至5中任一所述提高粗大光坯锻轴件力学性能的热处理方法，其特征在于：经过所述最终性能热处理方法处理的光坯锻轴件的力学性能满足抗拉强度≥800MPa、屈服强度≥480MPa、纵向延伸率≥14%、纵向断面收缩率≥40%、纵向冲击≥27J；横向延伸率≥10%、横向断面收缩率≥27%、横向冲击≥16J。