CN108531700A - 一种提高42CrMo调质钢性能的低温处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提高42CrMo调质钢性能的低温处理方法，包括以下步骤：(1)将室温的42CrMo调质钢工件置于可控温低温冷却设备中，工件间留有空隙；(2)采用冷却介质对可控温低温冷却设备中的42CrMo调质钢工件在‑40℃下预冷保温30分钟；(3)经预冷的工件在可控温低温冷却设备中用相同冷却介质降温至‑100℃‑‑150℃，保温；(4)工件经低温下保温后，关闭可控温低温冷却设备致冷系统，使工件自然升温，当温度升至‑50℃以上方可取出工件；(5)取出的低温处理工件置于空气中自然升至室温，制得42CrMo调质钢。本发明操作简便，成本低廉，节能减排，有效提高42CrMo调质钢的使用寿命。

Description

一种提高42CrMo调质钢性能的低温处理方法
技术领域
本发明属于热处理技术领域，尤其是涉及一种提高42CrMo调质钢性能的低温处理方法。
背景技术
《车用发动机》杂志2007年第6期“国产42CrMo调质钢曲轴的开发”一文介绍了一种通过改变调质工艺的淬火和回火温度，提高42CrMo调质钢性能的方法，其方法是先固定淬火温度然后逐步提高回火温度得到综合力学性能较好42CrMo调质钢，不足之处是只在原有调质工艺基础上只对对淬火和回火温度改变，所得42CrMo调质钢性能提升不明显，42CrMo调质钢制造曲轴、轴承等大型结构零件，需要承受弯曲、扭转、摩擦等复杂工况条件，易发生结构破坏，导致其组成的机械损坏，淬火和回火温度改变对42CrMo调质钢性能提高不明显。
目前，缺乏一种能够增加42CrMo调质钢强度和韧性的低温处理方法。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提供一种能够增加42CrMo调质钢强度和韧性的低温处理方法。
为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：本发明的一种提高42CrMo调质钢性能的低温处理方法，包括以下步骤：
(1)将室温的42CrMo调质钢工件按照一定次序置于可控温低温冷却设备中，工件间留有空隙；为了保证工件间有空隙，保证各冷却工件冷却速率相同；
(2)采用冷却介质对可控温低温冷却设备中的42CrMo调质钢工件在-40℃下预冷保温30分钟；
(3)经预冷的工件在可控温低温冷却设备中用相同冷却介质以一定冷却速率降温至-100℃--150℃，保温时间为24-48小时；
(4)工件经-100℃--150℃低温下保温后，关闭可控温低温冷却设备致冷系统，使工件自然升温，当温度升至-50℃以上方可取出工件；
(5)取出的低温处理工件置于空气中自然升至室温，制得强化的42CrMo调质钢。(本专利用低温处理强化42CrMo调质钢，42CrMo调质钢是原材料，42CrMo钢调质工艺参考国家标准GB/T3077-1999，工艺：淬火温度850℃(油冷)，回火温度560℃，)
进一步地，在步骤(2)中，所述的可控温低温冷却设备降温方法为卡诺循环冷却介质制冷法的一种或两种。
进一步地，在步骤(2)中，所述的可控温低温冷却设备为箱式绝热容器。
更进一步地，在步骤(3)中，所述的42CrMo调质钢工件从预冷到-100℃--150℃的冷却速率为5-15℃/min。
进一步地，在步骤(3)中，所述的冷却介质为液氮或液氦。
更进一步地，在步骤(5)中，所述42CrMo调质钢包括按质量百分比的如下组分组成：
有益效果：本发明操作简便，成本低廉，节能减排，有效提高42CrMo调质钢的使用寿命。
与现有的技术相比，在42CrMo钢传统调质工艺上增加低温处理工序，在低温作用下调质处理后回火索氏体中未完全析出渗碳体的铁素体发生转变，沿着原马氏体位向渗碳体继续析，回火索氏体含量增加，使得42CrMo调质钢的强度和塑性明显提高，韧性改善，组织更加稳定。而经低温处理的42CrMo调质钢零件强度和韧性提高，零件的使用寿命将进一步提高，作为42CrMo调质钢结构件最终处理工艺，能减少其它工艺造成的组织不稳定。
附图说明
图1示出本发明低温处理前后42CrMo调质钢组织变化的金相照片；
图2示出本发明低温处理前后42CrMo调质钢抗拉强度、延伸率性变化的图谱；
图3示出本发明低温处理前后42CrMo调质钢冲击韧性变化的图谱。
具体实施方式
以下实施例仅处于说明性目的，而不是想要限制本发明的范围。
实施例1
本发明的一种提高42CrMo调质钢性能的低温处理方法，包括以下步骤：
(1)将室温的42CrMo调质钢工件按照一定次序置于可控温低温冷却设备中，工件间留有空隙；
(2)采用冷却介质对可控温低温冷却设备中的42CrMo调质钢工件在-40℃下预冷保温30分钟；所述的可控温低温冷却设备为箱式绝热容器。
(3)经预冷的工件在可控温低温冷却设备中用相同冷却介质以一定冷却速率降温至-100℃，保温时间为24小时；所述的42CrMo调质钢工件从预冷到-100℃的冷却速率为5/min。所述的42CrMo调质钢工件在-100℃低温下的保温时间为48小时。
(4)工件经-100℃低温下保温后，关闭可控温低温冷却设备致冷系统，使工件自然升温，当温度升至-50℃以上方可取出工件；
(5)取出的低温处理工件置于空气中自然升至室温，制得42CrMo调质钢。所述42CrMo调质钢包括按质量百分比的如下组分组成：
所述的冷却介质为液氮。
所述的可控温低温冷却设备降温方法为浸入冷却介质直接致冷法。其抗拉强度为1210MPa，屈服强度为1122MPa，如图1所示结构。
实施例2
实施例2与实施例1的区别在于：
本发明的一种提高42CrMo调质钢性能的低温处理方法，包括以下步骤：
在步骤(2)中，采用冷却介质对可控温低温冷却设备中的42CrMo调质钢工件在-40℃下预冷保温30分钟；所述的可控温低温冷却设备为箱式绝热容器。
在步骤(3)中，经预冷的工件在可控温低温冷却设备中用相同冷却介质以一定冷却速率降温至-150℃，保温时间为24小时；所述的42CrMo调质钢工件从预冷到-150℃的冷却速率为15℃/min。所述的42CrMo调质钢工件在-150℃低温下的保温时间为24小时。
在步骤(4)中，工件经-150℃低温下保温后，关闭可控温低温冷却设备致冷系统，使工件自然升温，当温度升至-50℃以上方可取出工件；
在步骤(5)中，取出的低温处理工件置于空气中自然升至室温，制得42CrMo调质钢。所述42CrMo调质钢包括按质量百分比的如下组分组成：
所述的冷却介质为液氦。
所述的可控温低温冷却设备降温方法为浸入冷却介质直接致冷法。
其抗拉强度为1145MPa，延伸率为12.74％，冲击韧性为34.25J，如图2和图3所示，强度明显提高，塑性和韧性有一定增加。
实施例3
实施例3与实施例1的区别在于：本发明的一种提高42CrMo调质钢性能的低温处理方法，包括以下步骤：
在步骤(3)中，经预冷的工件在可控温低温冷却设备中用相同冷却介质以一定冷却速率降温至-125℃，保温时间为38小时；所述的42CrMo调质钢工件从预冷到-125℃的冷却速率为10℃/min。所述的42CrMo调质钢工件在-125℃低温下的保温时间为36小时。
在步骤(4)中，工件经-125℃低温下保温后，关闭可控温低温冷却设备致冷系统，使工件自然升温，当温度升至-50℃以上方可取出工件；
在步骤(5)中，所述42CrMo调质钢包括按质量百分比的如下组分组成：
所述的冷却介质为液氮。
所述的可控温低温冷却设备降温方法为浸入冷却介质直接致冷法和卡诺循环冷却介质制冷法。
其抗拉强度为1155MPa，延伸率为14.07％，冲击韧性为37.06J，如图2所示，强度进一步提高，塑性有了较大提升；从图3可以看出，韧性也有了明显增加。
对比例
未采用低温处理方法的统热处理工艺，包括如下步骤：将42CrMo钢工件以十字交叉堆状进行调质处理。
所述17CrNiMo6钢包括按质量百分比的如下组分组成：
调质后其抗拉强度为1112MPa，延伸率为12.41％，冲击韧性为34.05J，作为对照试验基础。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (6)

1.一种提高42CrMo调质钢性能的低温处理方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)将室温的42CrMo调质钢工件置于可控温低温冷却设备中，工件间留有空隙；
(2)采用采用卡诺循环冷却介质制冷法对可控温低温冷却设备中的42CrMo调质钢工件在-40℃下预冷保温30分钟；
(3)经预冷的工件在可控温低温冷却设备中用相同冷却介质以一定冷却速率降温至-100℃--150℃，保温时间为24-48小时；
(4)工件经-100℃--150℃低温下保温后，关闭可控温低温冷却设备致冷系统，使工件自然升温，当温度升至-50℃以上方可取出工件；
(5)取出的低温处理工件置于空气中自然升至室温，制得强化后的42CrMo调质钢。
2.根据权利要求1所述的提高42CrMo调质钢性能的低温处理方法，其特征在于：在步骤(2)中，所述的可控温低温冷却设备降温卡诺循环冷却介质制冷法。
3.根据权利要求1所述的提高42CrMo调质钢性能的低温处理方法，其特征在于：在步骤(2)中，所述的可控温低温冷却设备为箱式绝热容器。
4.根据权利要求1所述的提高42CrMo调质钢性能的低温处理方法，其特征在于：在步骤(3)中，所述的42CrMo调质钢工件从预冷温度到-100℃--150℃的冷却速率为5-15℃/min。
5.根据权利要求1所述的提高42CrMo调质钢性能的低温处理方法，其特征在于：在步骤(3)中，所述的冷却介质为液氮或液氦。
6.根据权利要求1所述的提高42CrMo调质钢性能的低温处理方法，其特征在于：在步骤(5)中，所述42CrMo调质钢包括按质量百分比的如下组分组成：
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