CN105886739A - 一种用于低温环境销轴的加工工艺 - Google Patents

一种用于低温环境销轴的加工工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于低温环境销轴的加工工艺，包括顺序进行的以下步骤：下料、机械初加工、热处理、机械精加工及表面加工，销轴的材质为40CrNiMo，热处理包括顺序进行的淬火处理及回火处理；淬火处理过程中，包括顺序进行的保温阶段及缓冷阶段，保温阶段的温度介于853℃至860℃之间，保温时间不少于2.5h；回火处理过程中的加热温度介于580℃至600℃之间；还包括设置于淬火处理工序之前的渗碳处理工序，渗碳处理工序为将销轴毛坯置于渗碳环境中，加热至890℃至900℃之间保温不少于5h。采用以上提供的加工工艺，可得到在低温环境下具有较长使用寿命的销轴，同时具有良好的表面耐磨性能，同时产品合格率高。

Description

一种用于低温环境销轴的加工工艺
技术领域
本发明涉及机械连接件制造技术领域，特别是涉及一种用于低温环境销轴的加工工艺。
背景技术
销轴是一类标准化的紧固件，一般通过开口销锁定，既可静态固定连接，亦可与被连接件做相对运动，主要用于两零件的铰接处，构成铰链连接。销轴工作可靠，拆卸方便，被广泛作为结构领域的机械连接件。
现有技术中，销轴被用于不同的工作环境，针对具体的使用要求，一般需要选取合适的材料作为销轴制作的原材料，然而对原材料进行不同工艺的热处理，也会对销轴产品的使用性能产生较大的影响。现有技术中用于寒冷环境下的销轴耐用性较差，一般体现在抗低温冲击性能上，对寒冷环境下的销轴热处理工艺做进一步研究，以优化该使用条件下销轴的使用寿命，是现有技术中亟待解决的问题。
发明内容
针对上述现有技术中用于寒冷环境下的销轴耐用性较差，一般体现在抗低温冲击性能上，对寒冷环境下的销轴热处理工艺做进一步研究，以优化该使用条件下销轴的使用寿命，是现有技术中亟待解决的问题，本发明提供了一种用于低温环境销轴的加工工艺。
针对上述问题，本发明提供的一种用于低温环境销轴的加工工艺通过以下技术要点来达到发明目的：一种用于低温环境销轴的加工工艺，包括顺序进行的以下步骤：下料、机械初加工、热处理、机械精加工及表面加工，所述销轴的材质为40CrNiMo，所述热处理包括顺序进行的淬火处理及回火处理；
所述淬火处理过程中，包括顺序进行的保温阶段及缓冷阶段，所述保温阶段的温度介于853℃至860℃之间，保温时间不少于2.5h；
所述回火处理过程中的加热温度介于580℃至600℃之间；还包括设置于淬火处理工序之前的渗碳处理工序，所述渗碳处理工序为将销轴毛坯置于渗碳环境中，加热至890℃至900℃之间保温不少于5h。
具体的，以上热处理工艺中，针对40CrNiMo这种材料，常用的淬火温度选择为800℃左右，以主要针对奥氏体化，而后在快冷以实现马氏体转变；现有针对40CrNiMo的回火过程中，采用一般不超过200℃的低温回火，目的是为了得到较高的硬度值和强度值。本工艺中，通过反复的实验，将淬火温度选取为相较于现有技术提高50℃左右，主要针对材料中合金元素的溶解度和均匀化程度；相较于现有技术，回火温度倍增，可使得进行热处理后的材料，虽然牺牲了部分硬度值和强度值，但产品的抗低温冲击能力得到了显著的提高。
通过以上热处理工艺，相较于现有技术，在40CrNiMo材料作为销轴用途时，相较于传统采用同样材料的销轴，虽然耐磨性和强度等性能有一定程度的降低，但在低温使用环境下，低温条件下的冲击载荷是销轴破坏的主要原因，故通过以上热处理得到的销轴，使用寿命通常会达到现有技术的三倍以上。
以上设置的渗碳处理工序，便于使得经过本热处理工艺得到的销轴，具有良好的表面硬度，这样，所得销轴在发挥其良好心部韧性的同时，还具有良好的表面耐磨性。
同时，本发明提供了运用于低温环境销轴的具体加工工艺，通过本工艺，可高合格率的完成满足低温环境使用要求的销轴产品。
更进一步的技术方案为：
作为一种具体的冷却速度便于控制的缓冷方式，以避免产生冷却内压力裂纹等缺陷，所述缓冷阶段采用油冷。
作为一种利于调制效果的热处理方式，以达到在调质前细化材料晶粒、消除材料中的内应力的具体方案，还包括位于淬火处理之前的正火处理。本方案特别适用于毛坯材料为锻件的情况。
作为一种可消除加热速度、炉温均匀度、单炉工件数量对回火效果影响的技术方案，所述回火过程的保温时间不少于1.5h。
针对40CrNiMo这种材料，为进一步消除内应力，所述回火处理的次数大于一次。实验证明，此材料制作的用于低温环境的销轴，进行两次回火的销轴的使用寿命相较于仅采用一次同参数回火的使用寿命，延长约0.5倍。同时进行两次以上回火操作，就行了三次回火的相较于两次有一定的使用寿命提升，但对于三次的回火对使用寿命的影响不大，作为优选，为利于生产效率，本案采用两次回火。
作为以上渗碳处理工序的具体实现方案，所述渗碳环境的碳势浓度介于0.9%至1.04%。
所述表面加工为对精加工后得到的销轴进行镀锌处理。采用镀锌处理在销轴的表面得到一层镀锌层，不仅可优化本销轴寒冷环境下使用的防冻裂性能，同时使得所得销轴具有良好的表面耐腐蚀能力和耐磨性能。
本发明具有以下有益效果：
以上热处理工艺中，针对40CrNiMo这种材料，常用的淬火温度选择为800℃左右，以主要针对奥氏体化，而后在快冷以实现马氏体转变；现有针对40CrNiMo的回火过程中，采用一般不超过200℃的低温回火，目的是为了得到较高的硬度值和强度值。本工艺中，通过反复的实验，将淬火温度选取为相较于现有技术提高50℃左右，主要针对材料中合金元素的溶解度和均匀化程度；相较于现有技术，回火温度倍增，可使得进行热处理后的材料，虽然牺牲了部分硬度值和强度值，但产品的抗低温冲击能力得到了显著的提高。
通过以上热处理工艺，相较于现有技术，在40CrNiMo材料作为销轴用途时，相较于传统采用同样材料的销轴，虽然耐磨性和强度等性能有一定程度的降低，但在低温使用环境下，低温条件下的冲击载荷是销轴破坏的主要原因，故通过以上热处理得到的销轴，使用寿命通常会达到现有技术的三倍以上。
以上设置的渗碳处理工序，便于使得经过本热处理工艺得到的销轴，具有良好的表面硬度，这样，所得销轴在发挥其良好心部韧性的同时，还具有良好的表面耐磨性。
采用本发明提供的工艺，产品合格率高。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但是本发明的结构不仅限于以下实施例。
实施例1：
一种用于低温环境销轴的加工工艺，包括顺序进行的以下步骤：下料、机械初加工、热处理、机械精加工及表面加工，所述销轴的材质为40CrNiMo，所述热处理包括顺序进行的淬火处理及回火处理；
所述淬火处理过程中，包括顺序进行的保温阶段及缓冷阶段，所述保温阶段的温度介于853℃至860℃之间，保温时间不少于2.5h；
所述回火处理过程中的加热温度介于580℃至600℃之间；还包括设置于淬火处理工序之前的渗碳处理工序，所述渗碳处理工序为将销轴毛坯置于渗碳环境中，加热至890℃至900℃之间保温不少于5h。
具体的，以上热处理工艺中，针对40CrNiMo这种材料，常用的淬火温度选择为800℃左右，以主要针对奥氏体化，而后在快冷以实现马氏体转变；现有针对40CrNiMo的回火过程中，采用一般不超过200℃的低温回火，目的是为了得到较高的硬度值和强度值。本工艺中，通过反复的实验，将淬火温度选取为相较于现有技术提高50℃左右，主要针对材料中合金元素的溶解度和均匀化程度；相较于现有技术，回火温度倍增，可使得进行热处理后的材料，虽然牺牲了部分硬度值和强度值，但产品的抗低温冲击能力得到了显著的提高。
通过以上热处理工艺，相较于现有技术，在40CrNiMo材料作为销轴用途时，相较于传统采用同样材料的销轴，虽然耐磨性和强度等性能有一定程度的降低，但在低温使用环境下，低温条件下的冲击载荷是销轴破坏的主要原因，故通过以上热处理得到的销轴，使用寿命通常会达到现有技术的三倍以上。
以上设置的渗碳处理工序，便于使得经过本热处理工艺得到的销轴，具有良好的表面硬度，这样，所得销轴在发挥其良好心部韧性的同时，还具有良好的表面耐磨性。
实施例2：
本实施例在实施例1的基础上作进一步限定，作为一种具体的冷却速度便于控制的缓冷方式，以避免产生冷却内压力裂纹等缺陷，所述缓冷阶段采用油冷。
作为一种利于调制效果的热处理方式，以达到在调质前细化材料晶粒、消除材料中的内应力的具体方案，还包括位于淬火处理之前的正火处理。本方案特别适用于毛坯材料为锻件的情况。
作为一种可消除加热速度、炉温均匀度、单炉工件数量对回火效果影响的技术方案，所述回火过程的保温时间不少于1.5h。
针对40CrNiMo这种材料，为进一步消除内应力，所述回火处理的次数大于一次。实验证明，此材料制作的用于低温环境的销轴，进行两次回火的销轴的使用寿命相较于仅采用一次同参数回火的使用寿命，延长约0.5倍。同时进行两次以上回火操作，就行了三次回火的相较于两次有一定的使用寿命提升，但对于三次的回火对使用寿命的影响不大，作为优选，为利于生产效率，本案采用两次回火。
本实施例中采用860℃保温4h淬火，采用585℃保温3h回火，且回火次数为两次，同时淬火采用油冷的方式，得到的销轴适用于-50℃的工作环境中，经应力加载实验，其使用寿命为现有技术中相同材料销轴的五倍。
作为以上渗碳处理工序的具体实现方案，所述渗碳环境的碳势浓度介于0.9%至1.04%。
所述表面加工为对精加工后得到的销轴进行镀锌处理。采用镀锌处理在销轴的表面得到一层镀锌层，不仅可优化本销轴寒冷环境下使用的防冻裂性能，同时使得所得销轴具有良好的表面耐腐蚀能力和耐磨性能。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的技术方案下得出的其他实施方式，均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种用于低温环境销轴的加工工艺，包括顺序进行的以下步骤：下料、机械初加工、热处理、机械精加工及表面加工，其特征在于，所述销轴的材质为40CrNiMo，所述热处理包括顺序进行的淬火处理及回火处理；
所述淬火处理过程中，包括顺序进行的保温阶段及缓冷阶段，所述保温阶段的温度介于853℃至860℃之间，保温时间不少于2.5h；
所述回火处理过程中的加热温度介于580℃至600℃之间；还包括设置于淬火处理工序之前的渗碳处理工序，所述渗碳处理工序为将销轴毛坯置于渗碳环境中，加热至890℃至900℃之间保温不少于5h。
2.根据权利要求1所述的一种用于低温环境销轴的加工工艺，其特征在于，所述缓冷阶段采用油冷。
3.根据权利要求1所述的一种用于低温环境销轴的加工工艺，其特征在于，还包括位于淬火处理之前的正火处理。
4.根据权利要求1所述的一种用于低温环境销轴的加工工艺，其特征在于，所述回火过程的保温时间不少于1.5h。
5.根据权利要求1所述的一种用于低温环境销轴的加工工艺，其特征在于，所述回火处理的次数大于一次。
6.根据权利要求1所述的一种用于低温环境销轴的加工工艺，其特征在于，所述渗碳环境的碳势浓度介于0.9%至1.04%。
7.根据权利要求1所述的一种用于低温环境销轴的加工工艺，其特征在于，所述表面加工为对精加工后得到的销轴进行镀锌处理。
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