CN110628995B - 一种具有不同截面厚度工件获取贝氏体复相组织的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有不同截面厚度工件获取贝氏体复相组织的方法，在贝氏体复相组织中不同截面的产品的热处理方法中，在贝氏体复相组织中对一个不同工件上的截面不同的区域要求性能不同的，或同一个工件不同的部位厚度不同性能要求相同的，采用附加保护层，这样的工件进行淬火处理和回火处理时，能够确保工件质量同一性能或不同性能要求。

Description

一种具有不同截面厚度工件获取贝氏体复相组织的方法

技术领域

本发明涉及一种对贝氏体复相组织不同截面的工件，外加工装保护再进行淬火处理和回火处理的热处理方法。

背景技术

常见的贝氏体热处理工艺，中温500度到低温200度范围内获取贝氏体复相组织，将工件加热到单一奥氏体区再采用等温或空冷方式，冷却过程中常用的淬火介质有水、油、淬火介质等，可以获取贝氏体、贝马复相、奥贝复相、无碳化物贝氏体等贝氏体复相组织。

但是在实际生产过程中，工件尺寸比较复杂，经常遇到截面不同冷速不同的工件，低强钢HRC30以下可以预留过多的加工余量，热处理后再加工成型。但是高强钢大于HRC30以上热处理过后再机械加工难度特别大。高强钢需要热处理过后预留少量的加工预留。

高强钢基本上进行退火工艺后再机械加工，最后预留少量的精加工预留，粗加工过后有些工件结构相对复杂具备薄厚不均的工件，在后面的热处理冷却过程中，薄的地方温度进入贝氏体区域厚的地方还在珠光体区域，如果继续冷却薄的地方进入马氏体区域，厚的地方才进入贝氏体区域，贝氏体获取温度相对比马氏体窄，工件薄厚的温差在几百度范围内。工件的薄厚不均冷速不同获取的组织不同力学性能也不同，贝氏体区域等温差越小性能越稳定，内应力越低。

一个工件中有的地方薄有的地方厚。但是淬火介质的冷却速度和能力属于固定的模式，造就截面不同冷速也不同组织性能也不同的结果。验收标准要求工件全部的组织和力学性能接近，有些工件安装部位不同，一个工件需要多个力学性能。

目前高强钢的模式，大家对工件粗加工或尽量减少加工，进行热处理工艺，在淬火介质上下功夫，如盐浴等温或先水在油或空冷等模式，尽量来控制薄厚不等的工件冷速相同，性能接近在贝氏体慢冷或等温获取贝氏体复相组织，力保力学性能整体接近。但是实际产品截面不同冷却介质相同但是冷速不同，获取组织不同力学性能就不同。如盐浴等温是采用的冷却介质和工件的薄厚都在贝氏体一个温度等温，获取是稳定的贝氏体组织，但是生产工艺和环保压力只适合小批量生产。如马氏体是低温变温形成，通过快速或慢速冷却到马氏体区域，使得厚薄部分都取得马氏组织形式，这样使得钢的组织形式统一为马氏体组织，保证组织形式和力学性能整体统一。

但贝氏体具有高强高韧性同时还具有内应力低的优势，因此具有不同截面厚度的高强钢如何全部都获得贝氏体复相组织成为业界的一大技术难题。

发明的内容

本发明的目的是为克服上述存在之不足，发明人通过长期的探索尝试以及多次的实验和努力，不断改革与创新，提出一种针对高强钢贝氏体复相组织不同截面工件的热处理方法，采用薄的地方附加工装，接近厚的地方的厚度，让工件尽量每个地方接近最厚的厚度，整体形成一个厚度，可以有效地解决不同截面工件采用淬火介质在贝氏体区域获取贝氏体复相组织的稳定力学性能。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种具有不同截面厚度工件获取贝氏体复相组织的方法，其特征在于，具有不同截面厚度工件为强度大于HRC30的贝氏体复相组织的高强钢，其热处理方法包括以下步骤

(1)将工件成型或待处理工件先进行行粗加工成型；

(2)确定是获取贝氏体复相组织的工件，工件按最厚的截面面积来确定冷速，并选定淬火介质或空冷，再采用等温或缓冷工艺；

(3)将工件薄处附加辅助工装来增加厚度，使得工件所有部位的厚度接近或相同或高出；

(4)将带有辅助工装的工件投入淬火工艺，使得工件升温和降温整体基本保持一致，在贝氏体区域等温或慢冷，在500-200度范围内获取贝氏体复相组织。过后冷却到室温。

(5)或将工件进行淬火工艺，工件奥氏体后温度降至700-300度范围内，装上辅助工装，使整个工件降温整体基本保持一致，在贝氏体区域等温或慢冷，在500-200度范围内获取贝氏体复相组织。过后冷却到室温。

(6)把辅助工装去掉再按要求进行加工修整，或获取贝氏体组织后去掉辅助工装在到室温再按要求进行加工修整，完成整个工艺。

根据本发明中所述的一种具有不同截面厚度工件的贝氏体复相组织热处理方法，其进一步地的优选技术方案是：所述辅助工装为控制热量外流的材料，比如钢或铁类或采用有色金属材料或隔热(保温)材料。

根据本发明中所述的一种具有不同截面厚度工件的贝氏体复相组织热处理方法，其进一步地的优选技术方案是：所述辅助工装上安装有热电偶，热电偶外接电源。

根据本发明中所述的一种具有不同截面厚度工件获取贝氏体复相组织的方法，其进一步地的优选技术方案是：在辅助工装和工件上设置有温度传感器，所述温度传感器置于辅助工装和工件内部。

本发明是将高强钢先成型或粗加工成型，确定获取贝氏体复相组织，先确定工件最厚的截面面积进行选定淬火介质，将工件薄处进行附加工装，尽量薄的地方采用工装来增加厚度，接近工件的最厚的厚度，形成接近整体统一的厚度，再选定不同的淬火介质，整体接近统一的厚度在介质的帮助下。升温和降温整体基本保持一致。

把带有辅助工装的工件投入淬火工艺，使得工件升温和降温整体基本保持一致，在500-200度范围内贝氏体区域等温或慢冷，获取贝氏体复相组织，过后冷却到室温

或将工件进行淬火工艺，工件奥氏体后温度降至700-300度范围内，装上辅助工装，使整个工件降温整体基本保持一致，在贝氏体区域等温或慢冷，在500-200度范围内获取贝氏体复相组织，过后冷却到室温。

等到获取到贝氏体组织或慢冷到室温后，在把工装去掉完成整个工艺过程。

本发明适合截面尺寸差距较大需要一个力学性能的工件，或一个工件不同的部位需要不同的力学性能的工件，采用附加工装的形状和厚薄来结合不同形状截面的产品，达到升温和降温保持一致，减少薄厚件形成热应力，也减少薄的地方过烧和内应力及变形的同时,在贝氏体区域便于等温或变温获取贝氏体复相组织和稳定的力学性能。

因此常规淬火工艺加上工装和结合产品的形状正好符合实际的应用要求，薄的地方根据工装任意调整冷却速度可以人为控制获取不同的组织性能和力学性能。厚的地方常规的淬火工艺获取贝氏体或马氏体组织。采用加装工件后，可以根据不同的工件截面获取相同的组织性能和力学性能，也可以达到一个工件不同的截面获取不同的组织和不同的力学性能，以上工艺可以根据不同截面的整体工件获取整体的贝氏体复相组织。或根据不同截面的工件获取不同的贝氏体复相组织。

本发明在贝氏体复相组织中不同截面的产品的热处理方法中，在贝氏体复相组织中对一个不同工件上的截面不同的区域要求性能不同的，或同一个工件不同的部位厚度不同性能要求相同的，采用附加保护层，这样的工件进行淬火处理和回火处理时，能够确保工件质量同一性能或不同性能要求。

本发明通过采用淬火工艺加工具有厚薄不一的高强钢工件，解决了现有技术不能实现厚薄不一工件整体都获得贝氏体的技术缺陷，同时相对工艺简单，产品性能强，具有较为广泛的应用效果。

附图说明

图1是本发明工艺流程图。

图2是实施例1半自磨T型衬板的结构示意图。

图3是实施例2钢轨结构示意图。

图4是实施例3车轮结构示意图。

图5是实施例4轴构示意图。

图中标号分别为：1工件，2辅助工装。

本发明展示的图1-5仅仅为部分厚薄不一的高强钢工件加工时辅助工装的安装结构示意图，本领域的技术人员可以根据耐磨衬板的结构形式进行相应地调整。

具体实施方式

为使本发明目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明的一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。

实施例1：如图1、2所示，本实施以常规技术用在半自磨衬板上，半自磨T型衬板为例。其中衬板的下部为提升面，负责提升矿石和钢球要求强度高耐划痕效果好，截面的直径在350㎜左右，实际要求强度越高越好。上部属于安装面和工作面，工作面负责是耐矿山和钢球的高冲击磨损，要求韧性越高越好，截面的直径在100㎜左右，实际要求韧性越高越好。产品的组织要求贝氏体复相组织。具体加工流程如下：采用常规的淬火水或油或空冷或淬火介质淬火，底部截面350㎜厚冷速相对慢强度获取力学性能强度相对低，上部截面100㎜薄冷速相对快获取的力学性能强度相对高，厚度100㎜和350㎜差距在贝氏体温度区域温差300度左右，常规淬火工艺，冷速越快强度越高，冷速越慢韧性越好。因此常规工艺和实际应用技术结合产品的形状正好相反。本实施例先将衬板进行退火后进行成型；然后将衬板薄处焊接低强钢板作为辅助工装来增加厚度，使得衬板1的安装面和提升面的厚度相同都为350mm左右。然后在衬板1的中心位置开孔，然后装入温度传感器，然后在衬板1的安装面两侧辅助工装2上开孔，然后在此处的孔内也安装一个温度传感器，同时在该辅助工装2上还安装相应数量的热电偶，热电偶和温度传感器都外接电源。这些准备工作做好之后，将具有辅助工装的衬板放入油中或雾冷，采用传感器观察温度，一旦辅助工装温度下降过快可以热电偶加热辅助降温变慢，整个工件温度基本上保持降温温度一致后至贝氏体区域，然后等温或慢冷，获取贝氏体复相组织，然后取出，将辅助工装取下，完成产品加工。

或首先将衬板材料进行成型；然后将较薄的部分上安装辅助工装，使得较薄的部分厚度与较厚的基本相同，然后将具有该辅助工装的衬板进行加热到AC3以上保温后雾冷工艺，当温度进入贝氏体温度后进行等温，获取大部分贝氏体复相组织后再慢冷到室温，然后取出，取下辅助工装，完成该衬板的生产工艺。

或首先将衬板材料进行成型；先将衬板加热到AC3以上保温，保温后冷却到600度，然后将较薄的部分上安装辅助工装，使得较薄的部分厚度与较厚的基本相同，然后将具有该辅助工装的衬板继续进行雾冷工艺，当温度进入贝氏体温度后进行等温，获取大部分贝氏体复相组织后再慢冷到室温，然后取出，取下辅助工装，完成该衬板的生产工艺。

或首先将衬板材料进行成型；然后将较薄的部分上安装辅助工装，使得较薄的部分厚度与较厚的基本相同，然后将具有该辅助工装的衬板进行加热到AC3以上保温后进行水冷工艺，辅助工装采用热电偶一直加热控制在350度左右，当下部提升面进入马氏体区后，停止水冷，上部安装面有辅助工装一直恒温到350度贝氏体区域，等温后慢冷到室温，下部提升面获取是马氏体和贝氏体组织强度高，上部安装面获取大部分贝氏体和奥氏体组织韧性高，此方法一个产品多个贝氏体复相组织。然后取出，取下辅助工装，完成该衬板的生产工艺。

本实施例是将产品外形冷速控制住了，可是截面直径350㎜里外温度有个温差，借助产品同一截面的温差利用等温或慢冷来调整贝氏体复相组织的含量，采用发明热处理过后去掉工装，半自磨T型衬板下部提升面直接与淬火介质接触，外部冷却速度快获取是贝氏体和马氏体组织强度高，上部有工装去掉没有与淬火介质接触，被工装上下贴合着正好是截面直径350的中心位置，心部冷速慢获取是贝氏体和奥氏体组织，韧性好。

然后将该产品与现有的半自磨机衬板进行比较检测如下：

由此可见，通过本实施例方法得到的衬板，相比现有衬板，在具有高强度的同时，韧性更好，使得衬板的使用寿命更长，应用场景更加广泛，此类的产品的应用场景将更加广泛。

实施例2

如图1、3所示：本实施例以钢轨结构为例，首先将材料进行成型；然后将较薄的部分上安装辅助工装，使得较薄的部分厚度与较厚的基本相同，然后将具有该辅助工装的钢轨结构投入淬火工艺，当温度进入贝氏体温度后进行等温或慢冷，获取大部分贝氏体复相组织后再慢冷到室温，然后取出，取下辅助工装，完成该钢轨这个生产工艺。

然后将该产品与现有的钢轨结构进行比较检测如下：

由此可见，通过本实施例方法得到的钢轨结构，相比现有钢轨结构，在具有更高强度的同时，也具有较好的韧性，使得钢轨结构的使用寿命更长，此类的产品的应用场景将更加广泛。

实施例3

如图1、4所示：本实施例以车轮结构为例，首先将材料进行退火后进行粗加工成型，预留出少量的精加工尺寸；然后将较薄的部分上安装辅助工装，使得较薄的部分厚度与较厚的基本相同，然后将具有该辅助工装的车轮结构采用雾冷，当温度进入贝氏体温度后进行等温40分钟左右慢冷到室温，然后取出，取下辅助工装再精加工，完成该车轮结构的加工。

然后将该产品与现有的车轮结构进行比较检测如下：

由此可见，通过本实施例方法得到的车轮结构，相比现有车轮结构，在具有更高强度的同时，中间部位的韧性也更好，使得车轮结构的使用寿命更长。

实施例4

如图1、5所示：本实施例以轴结构为例，首先将材料进行退火后进行粗加工成型，预留出少量的精加工尺寸；然后将较薄的部分上焊接辅助工装，使得较薄的部分厚度与较厚的基本相同，然后将具有该辅助工装的轴结构投入淬火液中，当温度进入贝氏体温度后进行等温50分钟左右，然后取出，取下辅助工装冷却到室温，再低温回火后，在精加工，完成该轴结构的加工。

然后将该产品与现有的轴结构进行比较检测如下：

由此可见，通过本实施例方法得到的轴结构，相比现有轴结构，在轴内部具有更高强度，同时外部韧性更好，使得轴的使用寿命更长，此类的产品的应用场景将更加广泛。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种具有不同截面厚度工件获取贝氏体复相组织的方法，其特征在于，具有不同截面厚度工件为强度大于HRC30的贝氏体复相组织的高强钢，该方法包括以下步骤：

(1)将工件成型或待处理工件先进行粗加工成型；

(2)确定是获取贝氏体复相组织的工件，工件按最厚的截面面积来确定冷速，并选定淬火介质或空冷，再采用等温或缓冷工艺；

(3)将工件薄处附加辅助工装来增加厚度，使得工件所有部位的厚度接近或相同；

(4)将带有辅助工装的工件投入淬火工艺，使得工件截面升温和降温整体基本保持一致，在500-200度范围内贝氏体区域等温或慢冷，获取贝氏体复相组织，过后冷却到室温；

(5)把辅助工装去掉再按要求进行加工修整，或获取贝氏体组织后去掉辅助工装在到室温再按要求进行加工修整，完成整个工艺。

2.根据权利要求1所述的一种具有不同截面厚度工件获取贝氏体复相组织的方法，其特征在于：所述辅助工装为控制热量外流的材料，具体为钢或铁类或采用有色金属材料或保温材料。

3.根据权利要求1所述的一种具有不同截面厚度工件获取贝氏体复相组织的方法，其特征在于：所述辅助工装上安装有热电偶，热电偶外接电源。

4.根据权利要求1所述的一种具有不同截面厚度工件获取贝氏体复相组织的方法，其特征在于：在辅助工装或工件上设置有温度传感器，所述温度传感器置于辅助工装或工件内部。

5.根据权利要求1所述的一种具有不同截面厚度工件获取贝氏体复相组织的方法，其特征在于贝氏体复相组织：包括奥贝复相、贝马复相、贝马奥复相、无碳化物贝氏体组织、准贝氏体、贝氏体铁素体复相、超级贝氏体、含有贝氏体组织的复相组织。

6.一种具有不同截面厚度工件获取贝氏体复相组织的方法，其特征在于，具有不同截面厚度工件为强度大于HRC30的贝氏体复相组织的高强钢，该方法包括以下步骤：

(1)将工件成型或待处理工件先进行粗加工成型；

(2)确定是获取贝氏体复相组织的工件，工件按最厚的截面面积来确定冷速，并选定淬火介质或空冷，再采用等温或缓冷工艺；

(3)将工件进行淬火工艺，工件奥氏体后温度降至700-300度范围内，装上辅助工装，使整个工件降温整体基本保持一致，在500-200度范围内贝氏体区域等温或慢冷，获取贝氏体复相组织，过后冷却到室温；

(4)把辅助工装去掉再按要求进行加工修整，或获取贝氏体组织后去掉辅助工装在到室温再按要求进行加工修整，完成整个工艺。

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