CN108315533A - 一种高纯净度中碳钢精密零件的精准热处理淬火工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种高纯净度中碳钢精密零件的精准热处理淬火工艺，材料为瑞典牌号ASSAB 760高纯净度中碳钢，其主要合金成份为0.45%C，包括以下工艺步骤：（1）将厚度相差小于5mm的工件放入淬火炉中以小于75℃/小时的加热速度预热至150℃；（2）在淬火炉中分二级加热至淬火温度850℃并保温；（3）将工件出炉淬火；4）将工件入回火炉T℃保温回火，出炉空冷至室温；（附图1）。本发明特点是根据不同的工件厚度、不同的硬度要求，采取精准的热处理温度和时间工艺参数，以精确控制材料内部组织变化、碳化物的析出形态、晶粒生长，减少除残余奥氏体、析出超细微碳化物及保持晶粒细化、组织均匀，达到精确的零件硬度和在使用过程中不发生蠕变，保持尺寸稳定。

Description

一种高纯净度中碳钢精密零件的精准热处理淬火工艺
技术领域
本发明属于中碳钢材料热处理领域，具体涉及一种高纯净度中碳钢精密零件的精准热处理淬火工艺。
背景技术
随着我国制造业的升级，一些精密设备对零部件的要求越来越苛刻，国产材料在某些性能方面不能满足其要求，只得采用相关先进的进口材料；ASSAB 760为瑞典牌号，其主要合金成份为0.45%C，其纯净度高、晶粒细化均匀，类似于美国AISI 1045，中国的45#钢，常用淬火硬度HRC30－HRC50；是一种最常用中碳调质钢，综合力学性能良好，主要用于制造强度高的运动件，如透平机叶轮、压缩机活塞。轴、齿轮、齿条、蜗杆等；经热处理后也用于模具中的模板，梢子，导柱等；
中碳钢淬透性低，水淬时易生裂纹，且工件厚度不一也对热处理工艺影响较大，如热处理不当不但难发挥其优良性能，质量也难以控制，为此，本发明人了申报了一种中碳纯净钢精密零件的热处理淬火工艺专利（申请号2017112175405），取得了较好的效果；
半导体芯片封装设备中的一些精密零件是采用了ASSAB 760材料，在使用过程中因强度高的运动件受力情况较复杂，有些工作零件需具备一些特殊的力学性能，对零件要求有高的工作尺寸稳定性，若按标准的热处理工艺往往无法达到理想的工作性能要求，需通过热处理对硬度、韧性和耐磨性等基本特性作适当调整，以达到零件的最佳工作状态，淬火温度和回火温度则是热处理的主要工艺参数，而零件的厚度不同，根据工件厚度用经验公式t＝αКН，估算热处理过程中的保温时间，不但难以精确可靠地控制其淬火硬度，也难以精确可靠地控制材料内部晶相组织变化，残余奥氏体受热不稳定性，导致零件在工作过程中产生蠕变，难以达到使用要求；这就需要根据不同的工件厚度、不同的硬度要求，采取精准的热处理温度和时间工艺参数，以精确控制材料内部组织变化、碳化物的析出、晶粒生长，以确保极少的残余奥氏体和残留应力。
发明内容
本发明主要是解决现有技术所存在的技术问题，是针对用于半导体芯片封装设备中的一些精密零件，瑞典进口高纯净度中碳钢ASSAB 760材料，其主要合金成份为0.45%C，提供一种高纯净度中碳钢精密零件的精准热处理淬火工艺，是根据不同的工件厚度、不同的硬度要求，采取精准的热处理温度和时间工艺参数，以精确控制材料内部组织变化、碳化物的析出形态、晶粒生长，以消除残余奥氏体、析出超细微碳化物及保持晶粒细化、组织均匀，达到精确的零件硬度和在使用过程中不发生蠕变，保持尺寸稳定。
1、一种高纯净度中碳钢精密零件的精准热处理淬火工艺，其特征在于，主要是通过下述步骤及技术方案得以解决：（1）将厚度相差小于5mm的工件放入淬火炉中以小于75℃/小时的加热速度预热至150℃；（2）在淬火炉中分二级加热至淬火温度850℃并保温；（3）将工件出炉淬火； 4）将工件入回火炉T℃保温回火，出炉空冷至室温；（附图1）。
2、一种高纯净度中碳钢精密零件的精准热处理淬火工艺，所述的在淬火炉中分二级加热至淬火温度850℃并保温，其特征在于，工件预热后继续加热至5500C并保温t1（表1），加热至淬火温度8500C并保温t2（表1）；
表1 不同厚度的工件的不同加热保温时间
厚度mm ≦5 6–10 11–15 16–20 21–25 26–30 31–35 36–40
t1 t2 min 8 20 30 40 50 60 70 80
t3 min 60 60 90 90 90 120 120 120
3、一种高纯净度中碳钢精密零件的精准热处理淬火工艺，所述的将工件出炉淬火，其特征在于，将小于10MM的工件出炉放入油槽中进行油淬，油温保持50-80℃,开动搅拌机,当工件冷却至140℃时，出槽空冷至50℃；将大于等于10MM的工件出炉放入水槽中进行水淬，当工件冷却至140℃时，出槽空冷至50℃。
4、一种高纯净度中碳钢精密零件的精准热处理淬火工艺，所述的将工件入回火炉T℃保温回火，出炉空冷至室温，其特征在于，当工件空冷至50℃时立即入回火炉加热至T℃（表2）回火并保温t3（表1），出炉自然空冷至室温；
表2 不同硬要求度的工件的不同回火温度
硬度要求HRC 30-35 36-40 41-45 46-50
回火温度T0C 450 400 320 230
本发明的一种高纯净度中碳钢精密零件的精准热处理淬火工艺的有益效果是：在热处理过程中不同硬度要求的精密零件采用不同的回火温度，使其得到精确硬度，其硬度公差达到HRC1；不同厚度的工件采用不同的热处理保温时间，精确地控制材料内部晶粒、组织变化，残余奥氏体转变较充分，碳化物细小并分布均匀，保持晶粒细化、组织均匀，达到零件精确的设计硬度，以使工作零件获得高硬度、高冲击韧性、冲击尺寸稳定、高耐磨性，保证使用过程中不发生蠕变；本发明操作简单实用性强，具有较高的工程应用价值，其投入市场必将产生显著地社会效益和经济效益。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，附图1为本发明的一种高纯净度中碳钢精密零件的精准热处理淬火工艺流程，纵坐标表示热处理温度参数，T为不同硬度要求的零件的回火温度；横坐标表示热处理时间参数，其中t1、 t2、t3为不同厚度零件的不同保温时间。
具体实施方式
下面结合附图1对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
实施例1　厚度小于5mm的高纯净度中碳钢工件,硬度要求为HRC30-35
（1）将一批小于5mm厚度的工件放入淬火炉中以小于75℃/小时的加热速度至150℃预热；
（2）工件在淬火炉中加热至550℃并保温8min、再继续加热至淬火温度850℃并保温8min；
（3）将工件出炉放入油槽中，油温保持50-80℃,开动搅拌机,当工件冷却至140℃时，出槽空冷至50℃；
（4）当工件空冷至50℃时立即入回火炉加热至450℃回火并保温60min，出炉自然空冷至室温；
（5）用硬度计抽样检查工件硬度，并剖开工件抛光断面，用显微镜检查内部晶相组织。
实施例2　厚度为6－10mm的高纯净度中碳钢工件 硬度要求为HRC36-40
（1）将一批6－10mm厚度的工件放入淬火炉以小于75℃/小时的加热速度至150℃预热；
（2）工件在淬火炉中加热至5500C并保温10min、再继续加热至淬火温度8500C并保温10min；
（3）将工件出炉放入油槽中，油温保持50-80℃,开动搅拌机,当工件冷却至140℃时，出槽空冷至50℃；
（4）当工件空冷至500C0C时立即入回火炉加热至4000C回火并保温60min，出炉自然空冷至室温；
（5）用硬度计抽样检查工件硬度，并剖开工件抛光断面，用显微镜检查内部晶相组织。
实施例3　厚度为21－25mm的高纯净度中碳钢工件 硬度要求为HRC41-45
（1）、将一批11－15mm厚度的工件放入淬火炉中以小于115℃/小时的加热速度至150℃预热；
（2）、工件在淬火炉中加热至5500C并保温25min、再继续加热至淬火温度8500C并保温25min；
（3）、将工件出炉放入水槽中淬火,当工件冷却至140℃时，出槽空冷至50℃；
（4）、当工件空冷至500C时立即入回火炉加热至3200C回火并保温90min，出炉自然空冷至室温；
（5）、用硬度计抽样检查工件硬度，并剖开工件抛光断面，用显微镜检查内部晶相组织。
实施例4　厚度为36－40mm的高纯净度中碳钢工件 硬度要求为HRC46-50
（1）、将一批16－20mm厚度的工件放入淬火炉中以小于115℃/小时的加热速度至150℃预热；
（2）、工件在淬火炉中加热至5500C并保温40min、再继续加热至淬火温度8500C并保温40min；
（3）、将工件出炉放入水槽中淬火,当工件冷却至140℃时，出槽空冷至50℃；
（4）、当工件空冷至500C时立即入回火炉加热至2300C回火并保温120min，出炉自然空冷至室温；
（5）、用硬度计抽样检查工件硬度，并剖开工件抛光断面，用显微镜检查内部晶相组织。
本发明所述的一种高纯净度中碳钢精密零件的精准热处理淬火工艺，采用分级加热，使材料内外受热更加均匀，不同的硬度要求用不同回火温度，获取精确的硬度，并不同的厚度用不同回火保温时间，精确地控制材料内部晶粒、组织变化，消除残余奥氏体、析出超细微碳化物及保持晶粒细化、组织均匀，达到零件精确的设计硬度，以使模具工作零件获得高硬度、高冲击韧性、冲击尺寸稳定、高耐磨性，保证使用过程中不发生蠕变。本发明简单易行，具有较高的工程应用价值，其投入市场必将产生显著地社会效益和经济效益。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式。
不局限于此，任何不经过创造性劳动根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内，因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种高纯净度中碳钢精密零件的精准热处理淬火工艺，其特征在于，主要是通过下述步骤及技术方案得以解决：（1）将厚度相差小于5mm的工件放入淬火炉中以小于75℃/小时的加热速度预热至150℃；（2）在淬火炉中分二级加热至淬火温度850℃并保温；（3）将工件出炉淬火； 4）将工件入回火炉T℃保温回火，出炉空冷至室温；（附图1）。
2.一种高纯净度中碳钢精密零件的精准热处理淬火工艺，所述的在淬火炉中分二级加热至淬火温度850℃并保温，其特征在于，工件预热后继续加热至5500C并保温t1（表1），加热至淬火温度8500C并保温t2（表1）；
表1 不同厚度的工件的不同加热保温时间
厚度mm ≦5 6–10 11–15 16–20 21–25 26–30 31–35 36–40 t1 t2 min 8 20 30 40 50 60 70 80 t3 min 60 60 90 90 90 120 120 120
。
3.一种高纯净度中碳钢精密零件的精准热处理淬火工艺，所述的将工件出炉淬火，其特征在于，当工件小于10MM时，工件出炉放入油槽中进行油淬，油温保持50-80℃,开动搅拌机,当工件冷却至140℃时，出槽空冷至50℃；将工件大于10MM时，工件出炉放入水槽中进行水淬，当工件冷却至140℃时，出槽空冷至50℃。
4.一种高纯净度中碳钢精密零件的精准热处理淬火工艺，所述的将工件入回火炉T℃保温回火，出炉空冷至室温，其特征在于，当工件空冷至50℃时立即入回火炉加热至T℃（表2）回火并保温t3（表1），出炉自然空冷至室温；
表2 不同硬要求度的工件的不同回火温度
硬度要求HRC 30-35 36-40 41-45 46-50 回火温度T0C 450 400 320 230
。
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