CN110359007B - 一种20MnTiB紧固件的热处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种20MnTiB紧固件的热处理方法，它包括以下步骤：(a)升温：将紧固件装炉后升温至900～950℃；(b)渗碳：使紧固件在渗碳介质中进行保温渗碳；(c)降温：将渗碳后的紧固件降温至800～850℃，保温；经油冷冷却至60～90℃，保温；(d)回火：将紧固件以5～10℃/min的速度升温至140～160℃进行回火处理，空冷至室温即可。通过对紧固件依次进行升温热处理、渗碳、降温保温和回火工艺处理，能够在保证B元素含量的基础上促使碳原子向合金内层扩散，渗碳效率高且紧固件韧性好。

Description

一种20MnTiB紧固件的热处理方法
技术领域
本发明属于金属材料热处理领域，涉及一种热处理方法，具体涉及一种20MnTiB紧固件的热处理方法。
背景技术
紧固件是将两个或两个以上零件(或构件)紧固连接成为整体时所采用的一类机械零件的总称。在各种机械、设备、车辆、船舶、铁路、桥梁、建筑、结构、工具、仪器、化工、仪表等用品上，可以看到各式各样的紧固件。
申请号为201510445549.6的中国发明专利公开了一种提高20MnTiB高强度紧固件用钢冶炼中B的收得率方法，包括：(1)转炉冶炼：采用高拉碳工艺，控制终点C大于0.098wt％，溶解氧为280×10-6～350×10-6；出钢过程连续吹氩，温度1650～1690℃，出钢加Al块，石灰和萤石，C控制在0.18～0.22wt％；(2)吹氩：到站后，根据出钢碳喂铝线，再吹氩；(3)LF炉精炼：渣面加铝丸，渣量1.5～2.0％，造白渣，精炼渣碱度3.5～5.0；T·1550℃时，取样分析，调整化学成分；在精炼中后期喂钛线，再加硼铁；精炼过程全程吹氩，起坑前喂入Si-Ca线，搅拌后上连铸平台。采用上述方法可获得B收得率不低于80％的20MnTiB高强度紧固件用钢，从而有效提高紧固件的性能，然而该材料制作的紧固件较脆而易断裂。
发明内容
本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种20MnTiB紧固件的热处理方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种20MnTiB紧固件的热处理方法，它包括以下步骤：
(a)升温：将紧固件装炉后升温至900～950℃；
(b)渗碳：使紧固件在渗碳介质中进行保温渗碳；
(c)降温：将渗碳后的紧固件降温至800～850℃，保温；经油冷冷却至60～90℃，保温；
(d)回火：将紧固件以5～10℃/min的速度升温至140～160℃进行回火处理，空冷至室温即可。
优化地，步骤(a)中，所述升温速度为15～25℃/min。
优化地，步骤(b)中，所述保温渗碳的时间为2～4h。
进一步地，以甲醇为载气、丙酮为渗碳剂进行渗碳。
进一步地，步骤(b)中，渗碳的碳势为1.1～1.5％C。
优化地，步骤(c)中，所述降温的速度为8～14℃/min，在800～850℃保温10～15min。
进一步地，步骤(c)中，在60～90℃保温5～8min。
优化地，步骤(d)中，所述空冷的降温速度为3～14℃/min。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明20MnTiB紧固件的热处理方法，通过对紧固件依次进行升温热处理、渗碳、降温保温和回火工艺处理，能够在保证B元素含量的基础上促使碳原子向合金内层扩散，渗碳效率高且紧固件韧性好。
具体实施方式
本发明20MnTiB紧固件的热处理方法，它包括以下步骤：(a)升温：将紧固件装炉后升温至900～950℃；(b)渗碳：使紧固件在渗碳介质中进行保温渗碳；(c)降温：将渗碳后的紧固件降温至800～850℃，保温；经油冷冷却至60～90℃，保温；(d)回火：将紧固件以5～10℃/min的速度升温至140～160℃进行回火处理，空冷至室温即可。通过对紧固件依次进行升温热处理、渗碳、降温保温和回火工艺处理，能够在保证B元素含量的基础上促使碳原子向合金内层扩散，渗碳效率高且紧固件韧性好。
步骤(a)中，所述升温速度为15～25℃/min；步骤(c)中，所述降温的速度为8～14℃/min，在800～850℃保温10～15min，并在60～90℃保温5～8min；这样有利于提高20MnTiB紧固件中各原子排列的紧密程度，进一步提高紧固件的力学性能。步骤(b)中，所述保温渗碳的时间为2～4h；通常以甲醇为载气、丙酮为渗碳剂(即渗碳介质)进行渗碳，渗碳的碳势优选为1.1～1.5％C，这样渗碳层厚度适中，不会过厚或过薄而导致紧固件螺纹易于损坏。步骤(d)中，所述空冷的降温速度为3～14℃/min。
下面将结合实施例对本发明进行进一步说明。
实施例1
本实施例提供一种20MnTiB紧固件的热处理方法，它包括以下步骤：
(a)升温：以15℃/min将紧固件(20MnTiB材质)装炉后升温至900℃；
(b)渗碳：使上述紧固件在渗碳介质(以甲醇为载气、丙酮为渗碳剂，碳势为1.1～1.5％C)中进行保温渗碳；
(c)降温：将渗碳后的紧固件以8℃/min的速度降温至800～850℃，保温10～15min；经油冷冷却至60～90℃，保温5～8min；
(d)回火：将紧固件以5℃/min的速度升温至160℃进行回火处理，以3～14℃/min的速度空冷至室温即可。
实施例2
本实施例提供一种20MnTiB紧固件的热处理方法，它包括以下步骤：
(a)升温：以25℃/min将紧固件(20MnTiB材质)装炉后升温至950℃；
(b)渗碳：使上述紧固件在渗碳介质(以甲醇为载气、丙酮为渗碳剂，碳势为1.1～1.5％C)中进行保温渗碳；
(c)降温：将渗碳后的紧固件以14℃/min的速度降温至800～850℃，保温10～15min；经油冷冷却至60～90℃，保温5～8min；
(d)回火：将紧固件以10℃/min的速度升温至140℃进行回火处理，以3～14℃/min的速度空冷至室温即可。
实施例3
本实施例提供一种20MnTiB紧固件的热处理方法，它包括以下步骤：
(a)升温：以20℃/min将紧固件(20MnTiB材质)装炉后升温至920℃；
(b)渗碳：使上述紧固件在渗碳介质(以甲醇为载气、丙酮为渗碳剂，碳势为1.1～1.5％C)中进行保温渗碳；
(c)降温：将渗碳后的紧固件以10℃/min的速度降温至800～850℃，保温10～15min；经油冷冷却至60～90℃，保温5～8min；
(d)回火：将紧固件以8℃/min的速度升温至140℃进行回火处理，以3～14℃/min的速度空冷至室温即可
对比例1
本例提供一种20MnTiB紧固件的热处理方法，它与实施例3中的基本一致，不同的是：步骤(a)中，升温后的温度过低，为800℃。
对比例2
本例提供一种20MnTiB紧固件的热处理方法，它与实施例3中的基本一致，不同的是：步骤(a)中，升温后的温度过高，为1000℃。
对比例3
本例提供一种20MnTiB紧固件的热处理方法，它与实施例3中的基本一致，不同的是：步骤(b)中，碳势过高，为1.8％C。
对比例4
本例提供一种20MnTiB紧固件的热处理方法，它与实施例3中的基本一致，不同的是：步骤(b)中，碳势过低，为1.0％C。
对比例5
本例提供一种20MnTiB紧固件的热处理方法，它与实施例3中的基本一致，不同的是：步骤(c)中，未在800～850℃保温，而直接油冷。
对比例6
本例提供一种20MnTiB紧固件的热处理方法，它与实施例3中的基本一致，不同的是：未进行步骤(d)。
将实施例1-3、对比例1-6中获得的20MnTiB紧固件进行性能测试，其结果见表1所示。
表1实施例1-3、对比例1-6中20MnTiB紧固件的性能测试表
Figure BDA0002132159780000041
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种20MnTiB紧固件的热处理方法，其特征在于，它包括以下步骤：
（a）升温：以20℃/min将紧固件装炉后升温至920℃；
（b）渗碳：使上述紧固件在渗碳介质中进行保温渗碳；所述渗碳介质以甲醇为载气、丙酮为渗碳剂，碳势为1.1~1.5％C；
（c）降温：将渗碳后的紧固件以10℃/min的速度降温至800~850℃，保温10~15min；经油冷冷却至60~90℃，保温5~8min；
（d）回火：将紧固件以8℃/min的速度升温至140℃进行回火处理，以3~14℃/min的速度空冷至室温即可。
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