CN105200210A - 一种40号钢的热处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种40号钢的热处理工艺，包括如下步骤：取40号钢工件，将工件进行调质处理，840℃保温15min，油淬；之后回火，回火温度为550℃，回火保温时间为90min；回火后再对工件进行亚温淬火，亚温淬火温度为700～800℃，亚温淬火加热保温时间为15min；再次回火，回火温度为450～550℃，回火保温时间为90min，冷却。以解决40钢原材料及其工件的调质热处理一般均采用传统工艺:淬火和高温回火，在生产实际中有时会出现韧性较低、硬度不均匀、返工率很高等问题，如开裂缺陷的问题。本发明属于材料科学领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种热处理工艺，属于材料科学领域。
背景技术
40钢是我国目前用量较大的普通优质钢，40钢原材料及其工件的调质热处理一般均采用传统工艺:淬火和高温回火，在生产实际中有时会出现韧性较低、硬度不均匀、返工率很高等问题，如开裂缺陷。为了解决这些问题，对该钢原材料进行亚温淬火试验研究。亚温淬火热处理是亚共析钢在Ac1~Ac3温度之间加热淬火的一种热处理工艺，可减小零部件热处理变形与开裂倾向，提高产品综合力学性能和产品合格率等。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种40号钢的热处理工艺，以解决40钢原材料及其工件的调质热处理一般均采用传统工艺:淬火和高温回火，在生产实际中有时会出现韧性较低、硬度不均匀、返工率很高等问题，如开裂缺陷的问题。
本发明的方案如下：一种40号钢的热处理工艺，包括如下步骤：
取40号钢工件，将工件进行调质处理，840℃保温15min，油淬；
之后回火，回火温度为550℃，回火保温时间为90min；
回火后再对工件进行亚温淬火，亚温淬火温度为700～800℃，亚温淬火加热保温时间为15min；
再次回火，回火温度为450～550℃，回火保温时间为90min，冷却。
亚温淬火的温度为740℃、770℃或800℃。
亚温淬火后的回火温度为450℃、500℃或550℃。
所述冷却的方式为空冷。
本发明与现有技术相比，主要优点是亚温淬火热处理是亚共析钢在Ac1~Ac3温度之间加热淬火的一种热处理工艺，对40号钢进行亚温淬火热处理，可减小40号钢工件的热处理变形与开裂倾向，提高产品综合力学性能和产品合格率等。
附图说明
图1是只进行亚温淬火回火后的硬度值随亚温淬火温度变化的曲线；
图2是只进行亚温淬火回火后的硬度值随回火温度变化的曲线；
图3是40钢不同温度淬火回火后的冲击韧度变化曲线；
图4是只进行亚温淬火回火后的冲击韧度变化曲线。
具体实施方式
为使本发明的技术方案更为清楚，下面将对本发明的具体实验例做进一步的详细描述，
实验例
1实验材料及方法
1.1试验材料
40钢热轧棒材,其材料成份见表1.材料原始组织为正常退火组织。
表140钢化学成分
1.2热处理工艺
为了减小热处理后再加工对力学性能的影响,在热处理前就把试样加工成10mmx10mmx55mm标准夏式V型缺口试样,试样共分13组,每组各3根.13组热处理工艺见表2,其中所有淬火加热保温时间为15min,回火保温时间为90min,冷却采用空冷方式。
表240钢热处理工艺
1.3硬度及冲击试验
把热处理后的10mmx10mmx55mm夏氏V形缺口标准试样在JB-300B型冲击试验机上测试韧性.然后在HRC150型硬度试验机上测定硬度值并记录.每个试样测5次求平均值.经取样、磨制、抛光、浸蚀4个步骤后在金相显微镜下观察金相组织。
2实验结果及分析
2.1力学性能
2.1.1硬度分析
40钢进行调质处理再进行亚温淬火回火后的硬度如图1所示.从图1可看出随淬火温度的升高,硬度值增加,随回火温度的升高,硬度值降低.淬火温度接近Ac3时,具有最高的硬度值(HRC)为26.1。
40钢仅进行调质处理后的硬度值(HRC)为17.1.图2为只进行亚温淬火和回火的硬度值,与调质处理比较同样回火温度下的硬度达到22.3.因此从图2中可以看出,直接亚温淬火后同样的回火温度的硬度高于调质处理值,也高于先进行调质处理再进行亚温处理的试样。
2.1.2冲击韧性分析
通过比较在不同热处理方式下的试样的冲击韧度,可知在(770℃)亚温淬火后的组织冲击韧度有很明显的提高.图3是40钢进行调质处理和亚温处理后的冲击韧度变化曲线.由图3可知,在770℃淬火时,相关试样的冲击韧度值比在740℃淬火试样的值要大出许多,并且上升到最大.而800℃淬火试样的冲击韧度值又有所下降,且在770℃淬火500℃回火时的冲击韧度值与550℃回火时非常接近,从节约能源角度考虑,得到同样级别的韧度可选择500℃回火.
只进行亚温淬火热处理的试样的冲击韧度值如图4所示,比只经调质处理的冲击韧度值(85J/cm-2)高很多,但都比图3中所示770℃亚温淬火处理后的冲击韧度值要低.表明进行常规热处理+亚温淬火后具有最高的冲击韧度.这与它们的内部组织分布有很大关系。
3结论
(1)40钢经合适的调质处理+亚温淬火的工艺处理后的综合力学性能比仅进行调质处理和仅进行亚温热处理所得到的有明显提高,这样可保证材料的热处理质量,有利于40钢的潜能得到更进一步的发挥,应用更加广泛。
(2)仅进行亚温淬火热处理比仅进行常规热处理更加有效地提高了40钢的韧度.考虑经济性时可直接采用770℃淬火500℃回火的热处理工艺。
(3)在保证40钢强度和硬度的同时,要提高韧性的最理想的热处理工艺为840℃淬火550℃回火+770℃淬火500℃回火。
Claims (4)
1.一种40号钢的热处理工艺，其特征在于包括如下步骤：
取40号钢工件，将工件进行调质处理，840℃保温15min，油淬；
之后回火，回火温度为550℃，回火保温时间为90min；
回火后再对工件进行亚温淬火，亚温淬火温度为700～800℃，亚温淬火加热保温时间为15min；
再次回火，回火温度为450～550℃，回火保温时间为90min，冷却。
2.根据权利要求1所述一种40号钢的热处理工艺，其特征在于：亚温淬火的温度为740℃、770℃或800℃。
3.根据权利要求1所述一种40号钢的热处理工艺，其特征在于：亚温淬火后的回火温度为450℃、500℃或550℃。
4.根据权利要求1所述一种40号钢的热处理工艺，其特征在于：所述冷却的方式为空冷。
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|---|---|---|---|---|
| CN107523668A (zh) * | 2017-09-01 | 2017-12-29 | 华菱安赛乐米塔尔汽车板有限公司 | 一种无镀层变强度钢复合材料 |
| CN111778381A (zh) * | 2020-07-01 | 2020-10-16 | 锦州捷通铁路机械股份有限公司 | 一种提高c级钢塑性及低温冲击韧性的热处理方法 |
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