CN106755805A - 一种低合金渗碳钢的锻后热处理工艺 - Google Patents

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刘殿山
沈元国
陈晓亮
温玉磊
杨后雷
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Abstract

本发明属于金属热加工技术领域，涉及一种低合金渗碳钢的锻后热处理工艺，该工艺包括如下步骤：首先将锻造成型的工件装炉进行正火处理；然后拉出台车，使工件空冷；当步骤工件表面温度降温至500‑670℃时，工件入炉进行等温退火；最后工件在炉内缓慢冷却至≤200℃后，出炉空冷。该工艺解决合金渗碳钢锻后热处理后组织和硬度之间的矛盾，同时满足工件锻后热处理硬度和组织要求，锻件可获得符合强度要求的珠光体和铁素体。

Description

一种低合金渗碳钢的锻后热处理工艺
技术领域
本发明属于金属热加工技术领域，具体涉及一种低合金渗碳钢锻件获得珠光体和铁素体的锻后热处理工艺。
背景技术
对于合金渗碳钢锻后热处理来说，为预备热处理，后期需要机加工、渗碳淬火和回火。工件锻造成型再经锻后热处理之后，组织中有不同程度和数量的贝氏体组织，容易产生贝氏体组织遗传。合金渗碳钢在锻后热处理要获得最佳的组织和硬度，消除贝氏体组织的出现，在锻件奥氏体化后，控制冷却速度成为了关键。现有技术中，低合金渗碳钢的锻后热处理工艺主要分为正火空冷/风冷工艺和完全退火工艺。
空冷或风冷工艺，不能控制出炉后的冷却速度，组织转变也无法控制。空冷或风冷的冷却速度比完全退火冷却速度较快一些，易获得贝氏体组织（可参照附图3），在后期热处理易出现贝氏体组织遗传。普通正火已经满足不了合金渗碳钢的预备热处理多样化的目的。
完全退火工艺，可以获得珠光体和铁素体（可参照附图4），但是冷却速度较慢、生产周期较长、硬度偏低，在后期的加工过程中容易粘刀，降低了生产效率。如果要获得最佳的组织和硬度，冷却速度范围较窄（6~9℃/min），实际生产过程中难以控制。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种低合金渗碳钢锻件获得珠光体和铁素体的锻后热处理工艺，解决合金渗碳钢锻后热处理后组织和硬度之间的矛盾，同时满足工件锻后热处理硬度和组织要求。
本发明采用的技术方案如下：
一种低合金渗碳钢的锻后热处理工艺，包括如下步骤：
1）将锻造成型的工件装炉进行正火处理；
2）拉出台车，使工件空冷；
3）当步骤2）中的工件表面温度降温至500-670℃时，工件入炉进行等温退火；
4）工件在炉内缓慢冷却至≤200℃后，出炉空冷。
上述步骤3）中，所述等温退火的步骤包括：首先在630-670℃进行等温退火、保温0.8-1.5h/100mm；然后以≤15℃/h的速度冷却至200-300℃、保温1.0-1.5h/100mm；最后升温至600-690℃、保温5-10h/100mm。
上述步骤1）中，所述正火处理的步骤包括：工件装炉后升温至930±10℃、保温2-3h/100mm。
本发明有益效果为：该热处理工艺采用正火空冷和等温退火，工件能达到≥140HB的硬度，避免工件加工过程中硬度偏低的粘刀或者硬度偏高时的顶刀，提高了锻件的切削加工能力；能够获得较均匀的铁素体和珠光体组织，避免贝氏体的产生，有效的防止了组织遗传，为后期的调质或渗碳处理做好组织准备；本工艺步骤快捷，极大提高生产效率。
附图说明
图1为本发明的热处理工艺折现示意图；
图2为本发明实施例2锻件的显微组织成像图；
图3为对比例1锻件的显微组织成像图；
图4为对比例2锻件的显微组织成像图。
具体实施方式
下面通过实施例1至3对钢号18CrNiMo7-6轴类低合金渗碳钢工件进行锻后热处理工艺，来进一步解释本发明的工艺。
实施例1
可结合图1，本实施例低合金渗碳钢的锻后热处理工艺，包括如下步骤：
1）工件锻造成型后，装炉进行正火处理，升温至920℃、保温3h/100mm，保温结束后，拉出台车使工件空冷；
2）工件在表面温度降温至550℃时入炉，在630℃温度下等温退火、保温0.8h/100mm，再以10℃/h速度冷却至300℃、保温1.0h/100mm，最后升温至600℃、保温10h/100mm；
3）工件在炉内缓慢冷却至150℃，出炉空冷。
实施例2
本实施例低合金渗碳钢的锻后热处理工艺，包括如下步骤：
1）工件锻造成型后，装炉进行正火处理，升温至930℃、保温2.5h/100mm，保温结束后，拉出台车使工件空冷；
2）工件在表面温度降温至580℃时入炉，在650℃温度下等温退火、保温1h/100mm，再以13℃/h速度冷却至250℃、保温1.5h/100mm，最后升温至670℃、保温8h/100mm；
3）工件在炉内缓慢冷却至200℃，出炉空冷。
实施例3
本实施例低合金渗碳钢的锻后热处理工艺，包括如下步骤：
1）工件锻造成型后，装炉进行正火处理，升温至940℃、保温2h/100mm，保温结束后，拉出台车使工件空冷；
2）工件表面温度降温至600℃时入炉，在670℃温度下退火、保温1.5h/100mm，再以15℃/h速度冷却至300℃、保温1.5h/100mm，最后升温至690℃、保温5h/100mm；
3）工件在炉内缓慢冷却至170℃，出炉空冷。
对钢号18CrNiMo7-6轴类的工件由上述实施例1至3的工艺得到的锻件，分别进行布氏硬度检测，结果如下：
项目 实施例1 实施例2 实施例3 对比例1（空冷） 对比例2（完全退火）
硬度/HB 158 167 163 195 123
其中，对比例1的锻件是利用现有空冷工艺，对比例2的锻件是利用现有的完全退火工艺。
图2至4为相同比例下不同工艺锻件的显微组织成像图。以本发明的实施例2为例，由图2中实施例2锻件的显微组织成像图以及硬度表可知，本发明的锻后热处理工艺得到的锻件，其为晶粒相对均匀的铁素体和片层状均匀的珠光体、硬度167HB，因此实施例2锻件具备良好的机械加工性能。图3是对比例片层状均匀的1现有空冷工艺锻件的显微组织成像图，该对比例1的锻件组织是铁素体+珠光体+贝氏体，特别是中下部很明显能看到成束分布的贝氏体，贝氏体的存在使锻件硬度高但脆性大，机加工很容易崩刀。图4是现有完全退火工艺锻件的显微组织成像图，该对比例2的锻件组织晶粒等级严重不均且在该图示中仅右下方部位能看到少量珠光体，该锻件的硬度很低。

Claims (3)

1.一种低合金渗碳钢的锻后热处理工艺，其特征在于包括如下步骤：
1）将锻造成型的工件装炉进行正火处理；
2）拉出台车，使工件空冷；
3）当步骤2）中的工件表面温度降温至500-670℃时，工件入炉进行等温退火；
4）工件在炉内缓慢冷却至≤200℃后，出炉空冷。
2.根据权利要求1所述低合金渗碳钢的锻后热处理工艺，其特征在于，上述步骤3）中，所述等温退火的步骤包括：首先在630-670℃进行等温退火、保温0.8-1.5h/100mm；然后以≤15℃/h的速度冷却至200-300℃、保温1.0-1.5h/100mm；最后升温至600-690℃、保温5-10h/100mm。
3.根据权利要求1所述低合金渗碳钢的锻后热处理工艺，其特征在于，上述步骤1）中，所述正火处理的步骤包括：工件装炉后升温至930±10℃、保温2-3h/100mm。
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