CN105886736A - 一种大截面轴类锻件热处理方法 - Google Patents

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Abstract

一种大截面轴类锻件热处理方法。其包括将锻件以4～7℃/分钟升温速度进行正火，在910～930℃温度下保温，以60～70℃/分钟降温速度风冷至500～600℃，以5～10℃/分钟降温速度风冷至150℃以下；以4～7℃/分钟升温速度进行淬火，860～880℃温度下保温，之后淬火，以100～150℃/分钟降温速度快速冷却至150℃以下，放入常用油冷却系统进行冷却；以4～7℃/分钟升温速度进行回火，在640～660℃的温度下保温，以5～10℃/分钟降温速度风冷至可操作温度。本发明方法可使大截面轴类锻件获得良好的金相组织，并拥有较高的强度和韧性，尤其是可以使大截面轴类锻件的心部组织得到细化，使得其心部和表层组织具有相同的金相组织以及力学性能。

Description

一种大截面轴类锻件热处理方法
技术领域
本发明属于热处理技术领域，特别是涉及一种大截面轴类锻件热处理方法。
背景技术
目前，国内对于诸如轨道车辆车轴等大截面轴类锻件的锻后热处理基本都是采用两次正火加回火工艺或者调质工艺。
其中正火工艺的风冷过程主要采用大流量低风压且风向沿工件轴向流动的风向布局，这种布局的缺点是不能满足快速冷却、均匀冷却的工艺要求。同时，公知的风冷室无法调节冷却速度，由于空气的比热容会随着温度、湿度的变化而产生较大的变化，因此，不能满足更加精细更高标准的高铁动车、地铁及重载货车车轴的技术要求。
以往大截面轴类锻件的淬火通常采用普通水作为介质，这样很容易会因高温工件将水汽化而产生汽膜，最终达不到应有的冷却速度，因此无法在锻件上距离工件表面65-75mm的心部形成致密的马氏体或下贝氏体。同时由于汽膜的不规则性，使得工件表面组织无法均匀一致。
随着锻件尺寸的增大以及对性能要求的提高，工件心部组织和机械性能对整体性能的影响越来越大，传统的热处理工艺已逐渐无法满足对工件心部组织和机械性能的要求，而且往往得到的产品心部性能和表层性能相差悬殊。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种可以批量均匀一致地细化大截面轴类锻件心部组织、提高心部机械性能的大截面轴类锻件热处理方法。
为了达到上述目的，本发明提供的大截面轴类锻件热处理方法包括按顺序进行的下列步骤：
1)将大截面轴类锻件以4～7℃/分钟的升温速度进行正火处理，然后在910～930℃的温度下保温220～260分钟，之后以50～70℃/分钟的降温速度风冷至500～600℃，然后以5～10℃/分钟的降温速度风冷至150℃以下；
2)以4～7℃/分钟的升温速度将上述正火处理后的大截面轴类锻件进行淬火处理，然后在860～880℃的温度下保温220～260分钟，之后利用淬火介质进行淬火，控制淬火搅拌烈度以100～150℃/分钟的降温速度快速冷却至150℃以下，最后放入常用的油冷却系统进行冷却；
3)以4～7℃/分钟的升温速度将上述淬火处理后的大截面轴类锻件进行回火处理，然后在640～660℃的温度下保温340～380分钟，之后以5～10℃/分钟的降温速度风冷至可操作温度。
2、根据权利要求1所述的大截面轴类锻件热处理方法，其特征在于：在步骤2)中，所述的淬火介质为普通软化水。
本发明提供的大截面轴类锻件热处理方法可以使大截面轴类锻件获得良好的金相组织，并拥有较高的强度和韧性，尤其是可以使大截面轴类锻件的心部组织得到细化，使得其心部和表层组织具有相同的金相组织以及力学性能。
附图说明
图1为本发明提供的大截面轴类锻件热处理方法工艺曲线示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明提供的大截面轴类锻件热处理方法进行详细说明。
本发明提供的大截面轴类锻件热处理方法包括按顺序进行的下列步骤：
1)将大截面轴类锻件以4～7℃/分钟的升温速度进行正火处理，然后在910～930℃的温度下保温220～260分钟，之后以60～70℃/分钟的降温速度风冷至500～600℃，然后以5～10℃/分钟的降温速度风冷至150℃以下；此步骤可采用公知的加热设备对锻件进行正火处理和保温，之后采用分级可控喷流式风冷方式进行冷却，比如可采用高压风机将冷空气打入角型静压箱，通过狭缝将冷风均匀地喷在锻件表面，热风从反角型外风箱中被引风机有序引出车间，依靠对正火冷却速度的分级控制，一方面可消除锻件锻造后遗留的粗大和不均匀组织，另一方面细化晶粒；同时，分级冷却中前段急冷的目的是为了提高锻件心部的冷却速度，使心部组织和表层组织一致性增强，从而允许大型锻件下一步进行快速淬火而不会产生过大的内应力，结果造成变形或开裂；后段是缓冷过程，目的是使心部温度与表面温度趋于一致，达到均匀组织的目的。
2)以4～7℃/分钟的升温速度将上述正火处理后的大截面轴类锻件进行淬火处理，然后在860～880℃的温度下保温220～260分钟，之后利用普通软化水进行淬火，控制淬火搅拌烈度以100～150℃/分钟的降温速度快速冷却至150℃以下，最后放入常用的油冷却系统进行冷却；此步骤可采用公知的加热设备对锻件进行淬火处理和保温，之后以普通软化水作为淬火介质采用液下喷流水淬方式进行淬火，依靠调节喷吹搅拌的强度来调整淬火冷却速度，从而快速降低表面及心部温度，获得细密的金相组织，一般为马氏体和下贝氏体。此过程需要严格控制冷却速度，避免过大的淬火应力造成心部开裂等缺陷。同时，使工件心部获得足够的冷速，提高心部组织和表层组织的一致性。与公知的淬火液搅拌方式不同的是，冷却水在水下快速经过锻件表面，温度还未升高到汽化温度即被有序地带走，从而避免了汽化膜给淬火过程带来的不良影响。同时，冷却速度可通过变频器自动调节。
3)以4～7℃/分钟的升温速度将上述淬火处理后的大截面轴类锻件进行回火处理，然后在640～660℃的温度下保温340～380分钟，之后以5～10℃/分钟的降温速度风冷至可操作温度。此步骤可采用公知的加热设备对锻件进行回火处理和保温，之后采用分级可控喷流式风冷方式进行冷却，以使锻件能够获得所需的硬度、韧性等机械性能。比如可采用高压风机将冷空气打入角型静压箱，通过狭缝将冷风均匀地喷在锻件表面，热风从反角型外风箱中被引风机有序引出车间，以确保锻件快速、均匀地被冷却。
本发明提供的大截面轴类锻件热处理方法工艺曲线示意图如图1所示。

Claims (2)

1.一种大截面轴类锻件热处理方法，其特征在于：所述的大截面轴类锻件热处理方法包括按顺序进行的下列步骤：
1)将大截面轴类锻件以4～7℃/分钟的升温速度进行正火处理，然后在910～930℃的温度下保温220～260分钟，之后以50～70℃/分钟的降温速度风冷至500～600℃，然后以5～10℃/分钟的降温速度风冷至150℃以下；
2)以4～7℃/分钟的升温速度将上述正火处理后的大截面轴类锻件进行淬火处理，然后在860～880℃的温度下保温220～260分钟，之后利用淬火介质进行淬火，控制淬火搅拌烈度以100～150℃/分钟的降温速度快速冷却至150℃以下，最后放入常用的油冷却系统进行冷却；
3)以4～7℃/分钟的升温速度将上述淬火处理后的大截面轴类锻件进行回火处理，然后在640～660℃的温度下保温340～380分钟，之后以5～10℃/分钟的降温速度风冷至可操作温度。
2.根据权利要求1所述的大截面轴类锻件热处理方法，其特征在于：在步骤2)中，所述的淬火介质为普通软化水。
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