CN105755224B - 一种Cr12挤压无缝钢管的快速球化退火热处理工艺 - Google Patents

一种Cr12挤压无缝钢管的快速球化退火热处理工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种Cr12挤压无缝钢管的快速球化退火热处理工艺，省去高温退火加热和冷却工艺，挤压无缝钢管空冷到350～450℃直接进炉球化退火，或缓冷后入炉球化退火。缓慢加热到720～740℃，保温1～2h，以≤30℃/h的速度冷却到600～620℃，然后炉冷到不超过500℃，出炉空冷；球化退火后硬度HB220～260，能够满足机械切削加工要求，球化退火工艺时间由原来的40h缩短到8～12h，大大缩短球化处理工艺时间，降低生产成本，实现批量工业化生产。

Description

一种Cr12挤压无缝钢管的快速球化退火热处理工艺
技术领域
本发明涉及一种较大范围，具体是一种Cr12挤压无缝钢管的快速球化退火热处理工艺。
背景技术
球化退火主要针对高碳钢或高碳合金钢进行的常规热处理，为了减低硬度便于加工，或者作为最终热处理的预备热处理。在1991年9月机械工业出版社第5次印刷的《热处理工艺方法300种》中，球化退火分为一次球化退火、等温球化退火、往复球化退火、正火球化退火等。
GB/T 1299-2000《合金工具钢》中Cr12的成分为：2.00-2.30%C、≤0.4%Si、≤0.4%Mn、≤0.035%P、≤0.035%S、11.50-13.00%Cr。可见Cr12是一种高碳高铬材料，是一种冷作模具钢，必须经过球化退火降低硬度后方可切削加工，为保证模具的使用寿命，最好在最终热处理前进行球化退火作为预备热处理。
在2011年3月出版的《科学技术与工程》第11卷第8期1075页的论文《预冷等温球化退火工艺对Cr12型模具钢组织性能的影响》中，作者给出了认为理想的球化退火工艺：球化温度940℃，保温至透烧，出炉油冷到400℃，进行730℃等温退火处理，冷却速度<30℃/h至200℃出炉。硬度可降低到200HB以下，比常规退火后的硬度更低，碳化物球化效果好，更有利于机械切削加工。该工艺称为淬火加低温球化退火，包括高温球化和淬火冷却转变，以及后续的低温球化退火处理。
按照上述工艺进行Cr12挤压无缝钢管热处理时，工艺时间达到40小时以上，受到热处理炉型的限制，只能采用周期式热处理炉，而且还需要使用淬火油或淬火液，生产效率低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种Cr12挤压无缝钢管的快速球化退火热处理工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
Cr12高温挤压时，由于热变形的作用，其组织中的网状或块状碳化物已经碎裂成小块，空冷的过程中即产生马氏体组织，该过程可以替代论文中高温球化工艺，所以只是利用其低温球化降低硬度。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种Cr12挤压无缝钢管的快速球化退火热处理工艺，具体步骤如下：
（1）将1000℃以上的挤压无缝钢管空冷到350～450℃，直接进连续热处理炉进行球化退火，连续热处理炉采用温度分段控制，分别有入炉加热段、保温段、缓冷段Ⅰ和缓冷段Ⅱ，入炉加热段阶段性缓慢升温，保温段温为720～740℃，然后缓冷段Ⅰ以≤30℃/h的冷却速度降温到600～620℃，缓冷段Ⅱ缓冷到500℃；
（2）将部分无法入炉的Cr12无缝管冷却到350～450℃，在挤压完空冷到395～405℃时，放进缓冷坑缓慢冷却，然后采用周期式热处理炉进行球化退火，热处理时入炉炉温为395～405℃，按99～101℃/h控制升温速度，在720～740℃，保温1h，冷却时按照上述的两段冷却速度冷却，以≤30℃/h的冷却速度降温到600～620℃，随后采用炉冷，当炉温≤500℃时，出炉空冷。
作为本发明进一步的方案：所述步骤（1）中，缓冷段Ⅰ温度分四段控制，温度分别为690～710℃、660～680℃、630～650℃、600～620℃，且温降≤30℃/h。
作为本发明再进一步的方案：所述步骤（2）中，缓冷段Ⅱ温度分两段控制，温度分别为560～580℃、500℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本专利球化退火后虽然Cr12的硬度稍微增加，但对机械切削加工几乎没有影响的前提下，大大缩短了Cr12挤压无缝管的球化退火工艺时间，为大批量生产提供了便利条件。
采用上述两种快速球化退火工艺，虽然硬度比论文《预冷等温球化退火工艺对Cr12型模具钢组织性能的影响》中的硬度稍高，但可以满足机械切削加工的需要，尤其是省去了高温球化处理，加快了600～620℃以下的冷却速度，提高了出炉温度，大大缩短了球化处理工艺时间，降低了生产成本，实现批量工业化生产。
附图说明
图1为本发明中连续炉球化退火工艺曲线图。
图2为本发明中周期炉球化退火工艺曲线图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
采用连续热处理炉，球化退火工艺曲线见附图1。Cr12挤压坯尺寸：外径Ф300mm、内径Ф45mm、长度520mm，挤压无缝管尺寸为外径Ф196mm、厚度12mm。
挤压完毕钢管的温度1000℃以上，空冷到350～450℃，入炉球化退火，入炉段温度600℃，起到缓慢加热的作用，加热时间0.5～1h，保温段炉温740～720℃，保温1～2h，缓冷段Ⅰ较长，温度分4段控制，温度分别为690～710℃、660～680℃、630～650℃、600～620℃，保证温降≤30℃/h，缓冷段Ⅱ分为两段温度控制，一段温度570℃，一段温度500℃，出炉空冷。硬度230～260HB，能够满足机械切削的硬度要求；整个热处理工艺不包括奥氏体化高温加热及冷却，工艺时间约8h。
实施例2
采用周期热处理炉，球化退火工艺曲线见附图2。因挤压生产节奏快，连续热处理炉节奏慢，上述部分Cr12挤压无缝管空冷到400℃进缓冷坑缓慢冷却。热处理时入炉炉温400℃（也可室温入炉，前炉出炉温度500℃，出炉及装炉后炉温约400℃），按100℃/h控制升温速度，在740～720℃，保温1～2h，冷却时按照上述的两段冷却速度冷却，以≤30℃/h的冷却速度降温到600～620℃，随后采用炉冷，炉温不高于500℃时出炉空冷。硬度220～250HB，可见周期式球化退火硬度比实施例1硬度稍低，只是热处理工艺时间增加到10～12h，不包括奥氏体化高温加热及冷却，工艺时间增加，生产节奏降低，但依然比传统球化工艺节约工艺时间。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (4)

1.一种Cr12挤压无缝钢管的快速球化退火热处理工艺，其特征在于，具体步骤如下：
(1)将1000℃以上的挤压无缝钢管空冷到350～450℃，直接进连续热处理炉进行球化退火，连续热处理炉采用温度分段控制，分别有入炉加热段、保温段、缓冷段Ⅰ和缓冷段Ⅱ，入炉加热段阶段性缓慢升温，保温段温为720～740℃，然后缓冷段Ⅰ以≤30℃/h的冷却速度降温到600～620℃，缓冷段Ⅱ缓冷到500℃；
(2)将部分无法入炉的Cr12无缝管冷却到350～450℃，在挤压完空冷到350～450℃时，放进缓冷坑缓慢冷却，然后采用周期式热处理炉进行球化退火，热处理时入炉炉温为395～405℃，按99～101℃/h控制升温速度，在720～740℃，保温1h，冷却时按照缓冷段Ⅰ的冷却速度冷却，以≤30℃/h的冷却速度降温到600～620℃，随后采用炉冷，当炉温≤500℃时，出炉空冷。
2.根据权利要求1所述的Cr12挤压无缝钢管的快速球化退火热处理工艺，其特征在于，所述步骤(1)中，缓冷段Ⅰ温度分四段控制，温度分别为690～710℃、660～680℃、630～650℃、600～620℃，且温降≤30℃/h。
3.根据权利要求1所述的Cr12挤压无缝钢管的快速球化退火热处理工艺，其特征在于，所述步骤(2)中，缓冷段Ⅱ温度分两段控制，温度分别为560～580℃、500℃。
4.根据权利要求1所述的Cr12挤压无缝钢管的快速球化退火热处理工艺，其特征在于，所述步骤(2)中，挤压完进一步空冷到395～405℃时，放进缓冷坑缓慢冷却。
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