CN107675123B - 一种高速钢渗碳淬火工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高速钢渗碳淬火工艺，属于铁基合金的热处理的技术领域，包括以下步骤：（1）对高速钢直接渗碳淬火；（2）在热处理渗碳容器中等温回火；（3）对步骤（2）中的高速钢在空气中进行高频淬火，得到66‑70HRC的高硬度高速钢；（4）将步骤（3）中的高速钢进行回火；（5）对步骤（4）中的高速钢在空气中冷却。本技术方案有效解决了现有技术中高速钢淬火过程中能源消耗大的问题，且加工过程中不会应加热速度快而引起热应力裂纹，同时还能够得到超硬高速钢的硬度。

Description

一种高速钢渗碳淬火工艺
技术领域
本发明属于铁基合金的热处理的技术领域。
背景技术
高速钢是一种具有高硬度、高耐磨性和高耐热性的工具钢，其材料组织中含有大量高硬度的碳化物。高速钢内含有大量的合金元素和碳化物，具有高强度、高硬度及高耐磨性，优良的耐磨性和表面精度高的优点。目前，对尺寸简单(适合于高频加热)的高速钢的加工均采用高温淬火工艺，传统的高速钢淬火工艺中往往需要较高的温度(通常在1150-1280℃之间)，而高温条件需要昂贵的真空炉(如图1所示)，或者污染严重的盐浴炉，两种方式均增加了高速钢淬火过程中的能源消耗。此外，由于高速钢导热系数低、塑性较差，加热速度快会导致热应力裂纹，因此无法进行真空炉或盐浴炉内快速加热，若在高温停留时间过长，容易脱碳。因此，现目前亟待通过新的工艺方法来减小高速钢淬火过程中的能耗和生产成本。
发明内容
本发明意在提供一种高速钢渗碳淬火工艺，以解决现有技术中高速钢淬火过程中能源消耗大的问题。
为了达到上述目的，本发明的基础方案提供了一种高速钢渗碳淬火工艺，包括以下步骤：
(1)将高速钢投放入热处理渗碳炉容器中，加热到500℃进行预氧化处理，再采用880-950℃的温度对其渗碳淬火，强渗时间为3.5-4.5h，碳势1.1；降温至800-880℃进行扩散，扩散时间为3.5-4.5h，碳势0.9；
(2)在热处理渗碳炉容器中等温0.5-1h，淬火，再加热到200℃，回火1h；
(3)采用感应加热设备和专用感应器对步骤(2)中的高速钢在空气中进行40kW高频淬火，在4-8s内加热到900-1000℃，温度到达后即停止加热，无保温时间，空气中冷却，即得到66-70HRC的高硬度高速钢；
(4)将步骤(3)中的高速钢放入回火炉中，采用180-220℃的温度进行回火，时间为0.8-1.2h；
(5)最后将步骤(4)中的高速钢放置在空气中冷却。
本方案的技术原理及有益效果为：本工艺中采用的渗碳淬火和高频淬火步骤，其加热温度基本低于传统工艺中的1150-1280℃，通过该工艺加工后，对尺寸较小的高速钢可以直接得到整体高硬度分布，对尺寸大的高速钢可以得到外硬里韧的硬度配合，从而既满足耐磨又能满足韧性。另外，可选择性在高速钢产品表面涂抹耐磨层，能够使渗过碳的高速钢表面获得很高的硬度，进一步提高其耐磨程度。本技术方案有效解决了现有技术中高速钢淬火过程中能源消耗大的问题，减小了传统工艺中高速钢淬火过程中能耗和生产成本，且加工过程中不会应加热速度快而引起热应力裂纹，同时还能够得到超硬高速钢的硬度，经多次试验对比测算，本技术方案的能耗只有传统工艺的50％，实用性强。
优选方案一，作为对基础方案的进一步优化，步骤(1)中的高速钢是M2高速钢；M2高速钢是钼系高速钢,具有碳化物不均匀性小和韧性较高的优点。
优选方案二，作为对优选方案一的进一步优化，步骤(1)中渗碳淬火的强渗时间为4h，扩散时间为4h；确定渗碳淬火的时间，便于操作人员合理管理和安排时长，便于投入下一个加工工序中。
优选方案三，作为对优选方案二的进一步优化，步骤(3)中高频淬火加热到900-1000℃的时间为6s；温度达到后即停止加热，使其在空气中冷却。
优选方案四，作为对优选方案三的进一步优化，步骤(4)中回火的时间为1h；回火步骤能够有效减少或消除淬火内应力，防止高速钢产生变形或开裂。
附图说明
图1为高速钢传统的淬回火工艺曲线图；
图2为本发明实施例一种高速钢渗碳淬火工艺的曲线图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
本发明一种高速钢渗碳淬火工艺，如图2所示，包括以下步骤：
(1)将200kg、1.2mm厚的M2高速钢投放入连续推盘式渗碳炉中，加热到500℃进行预氧化处理，再采用880-950℃的温度对其渗碳淬火，强渗时间为4h，碳势1.1；降温至800-880℃进行扩散，扩散时间为4h，碳势0.9；
(2)在连续推盘式渗碳炉中等温0.5h，淬火，再加热到200℃，回火1h；
(3)采用感应加热设备和专用感应器对步骤(2)中的高速钢在空气中进行40kW高频淬火，在6s内加热到900-1000℃，温度到达后即停止加热，无保温时间，空气中冷却，即得到68HRC的高硬度高速钢；
(4)将步骤(3)中的高速钢放入普通电阻箱式炉中，采用200℃的温度进行回火，时间为1h；
(5)最后将步骤(4)中的高速钢放置在空气中冷却。
以下为传统技术与现有技术的能源消耗对比表：
本技术方案以处理200kg，1.2mm厚的M2高速钢为例，经试验对比测算，本技术方案的能耗只有传统工艺的50％，减小了传统工艺中高速钢淬火过程中能耗和生产成本，且加工过程中不会应加热速度快而引起热应力裂纹，同时还能够得到超硬高速钢的硬度。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的工艺步骤及方法等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明工艺的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (5)

1.一种高速钢渗碳淬火工艺，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将高速钢投放入热处理渗碳炉容器中，加热到500℃进行预氧化处理，再采用880-950℃的温度对其渗碳淬火，强渗时间为3.5-4.5h，碳势1.1；降温至800-880℃进行扩散，扩散时间为3.5-4.5h，碳势0.9；
(2)在热处理渗碳炉容器中等温0.5-1h，淬火，再加热到200℃，回火1h；
(3)采用感应加热设备和专用感应器对步骤(2)中的高速钢在空气中进行40kW高频淬火，在4-8s内加热到900-1000℃，温度到达后即停止加热，无保温时间，空气中冷却，即得到66-70HRC的高硬度高速钢；
(4)将步骤(3)中的高速钢放入回火炉中，采用180-220℃的温度进行回火，时间为0.8-1.2h；
(5)最后将步骤(4)中的高速钢放置在空气中冷却。
2.根据权利要求1所述的一种高速钢渗碳淬火工艺，其特征在于：步骤(1)中的高速钢是M2高速钢。
3.根据权利要求2所述的一种高速钢渗碳淬火工艺，其特征在于：步骤(1)中渗碳淬火的强渗时间为4h，扩散时间为4h。
4.根据权利要求3所述的一种高速钢渗碳淬火工艺，其特征在于：步骤(3)中高频淬火加热到900℃的时间为6s。
5.根据权利要求4所述的一种高速钢渗碳淬火工艺，其特征在于：步骤(4)中回火的时间为1h。
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