CN110714113A - 一种结构钢二段加热调质工艺方法 - Google Patents

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赵兴旺
程孝成
孙兴鑫
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Abstract

本发明公开了一种结构钢二段加热调质工艺方法，包括如下步骤：S1、一段加热，对结构钢工件整体加热，一段加热温度控制在结构钢工件正常的淬火温度下限；本发明提供了适用于直径或厚度大于材料可淬透临界直径或截面尺寸变化较大的工件的结构钢二段加热调质工艺，第一段加热温度选用钢材正常淬火温度下限，可细化晶粒，减小内应力，大大降低产生裂纹的几率，减少变形、脱碳；第二段选用淬火温度中上限，保证工件截面尺寸较大部分的淬透效果，并防止截面尺寸较小部分从加热室到冷却室转移过程中温度下降过低；第一段长时加热，保证工件整体组织转变；第二段短时加热，防止工件截面尺寸较小或变化部位温度过高，产生缺陷。

Description

一种结构钢二段加热调质工艺方法
技术领域
本发明属于结构钢调质技术领域，具体为一种结构钢二段加热调质工艺方法。
背景技术
工件淬火并高温回火的复合热处理工艺称为调质；调质的主要目的用途：一是作为重要的机械结构零件的最终热处理，使工件具有良好的综合机械性能；二是作为预备热处理，对需表面淬火或化学热处理等最终热处理的工件作好组织上的准备；对高碳钢、高合金钢工件，降低硬度，满足切削加工性能。我司黑色机加工件绝大部分需调质处理，材料为合金结构钢。一般工件截面上硬度、组织满足要求的淬透层越深越好，对截面尺寸大于材料可淬透临界直径的较大工件，为此淬火时应选用较高的加热温度，加热温度偏低时淬透层明显偏浅。但加热温度过高，易产生变形、脱碳、裂纹等缺陷，实际生产中，大部分工件还存在结构、截面尺寸变化，厚薄不均，更易产生各种质量缺陷损失。因此对较大尺寸工件，包括结构变化、不同部分截面尺寸相差较大的工件，立项进行二段加热淬火工艺（先较低温度、再较高温度加热）试验，以减少变形、脱碳、淬裂倾向，同时保证一定的淬透层深度，稳定调质工艺质量。国内外市场的发展前景及经济效益：结构钢调质作为传统的热处理工艺，已广泛应用于工程机械、汽车、机床、铁路、电力配件等行业。
但在公开资料中，目前尚未查到适用于较大尺寸或截面变化的结构钢工件的具体调质工艺。开发此类工件二段加热淬火的调质工艺，既防止产生缺陷损失，又满足必要的性能层深要求，具有较大的推广应用价值和经济效益，为此，发明人提出了一种结构钢二段加热调质工艺方法。
发明内容
本发明的目的在于：为了解决背景技术涉及的技术问题，提供一种结构钢二段加热调质工艺方法。
本发明采用的技术方案如下：
一种结构钢二段加热调质工艺方法，包括如下步骤：
S1、一段加热，对结构钢工件整体加热，一段加热温度控制在结构钢工件正常的淬火温度下限；可细化晶粒，减小内应力，大大降低产生裂纹的几率，减少变形、脱碳；
S2、二段加热，对结构钢工件整体二次加热，二段加热温度控制在结构钢工件正常的淬火温度中上限；第二段选用淬火温度中上限，保证工件截面尺寸较大部分的淬透效果，并防止截面尺寸较小部分从加热室到冷却室转移过程中温度下降过低。
S3、油冷淬火，根据淬火油冷却性能确定淬火油油冷时间、油温和搅拌速度；
S4、高温回火，根据结构钢工件形状结构确定回火温度和时间，及时消除淬火应力，防止产生裂纹。
作为本发明进一步技术方案：所述S1中一段加热采用长时间加热，使结构钢工件整体组织转变。
作为本发明再进一步技术方案：所述S2中二段加热采用短时间加热，防止局部温度过高造成缺陷。
作为本发明再进一步技术方案：所述S3中结构钢工件淬火温度为880℃ 。
作为本发明再进一步技术方案：所述S3中淬火油温为80℃。
作为本发明再进一步技术方案：所述淬火油为快速淬火油；所述S3中淬火油冷却能力≥100KW/h。
作为本发明再进一步技术方案：所述S3淬火过程中采用碱性清洗液清洗，清洗液温度为90℃。
作为本发明再进一步技术方案：所述S3淬火过程中采用氮气或甲醇分解气氛。
作为本发明再进一步技术方案：所述S1步骤前对结构钢工件整体进行预处理，预处理包括圆角过渡处理，在截面变化处通过圆角过渡。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、本发明提供了适用于直径或厚度大于材料可淬透临界直径或截面尺寸变化较大的工件的结构钢二段加热调质工艺，第一段加热温度选用钢材正常淬火温度下限，可细化晶粒，减小内应力，大大降低产生裂纹的几率，减少变形、脱碳；第二段选用淬火温度中上限，保证工件截面尺寸较大部分的淬透效果，并防止截面尺寸较小部分从加热室到冷却室转移过程中温度下降过低；第一段长时加热，保证工件整体组织转变；第二段短时加热，防止工件截面尺寸较小或变化部位温度过高，产生缺陷。
2、本发明进一步所述S1步骤前对结构钢工件整体进行预处理，预处理包括圆角过渡处理，在截面变化处通过圆角过渡，避免应力集中产生裂纹。
3、本发明进一步在油冷淬火过程中，根据淬火油冷却性能确定淬火油油冷时间、油温和搅拌速度；并及时高温回火，根据结构钢工件形状结构确定回火温度和时间。
4、应用二段加热的结构钢工件调质与整体淬火工艺，保证了较大尺寸工件的调质工艺质量，避免变形、脱碳损失；同时使截面尺寸变化较大的工件的变形、淬火裂纹率等降低为0.5%以下，降低了废品损失；长时采用较低的加热温度，节约能源降本；按我司目前500余种结构钢调质、整体淬火工件年生产量测算，年减少调质质量损失、降本计12万元以上。
附图说明
图1为本发明的流程示意简图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例一，参照图1，一种结构钢二段加热调质工艺方法，包括如下步骤：
S1、一段加热，对结构钢工件整体加热，一段加热温度控制在结构钢工件正常的淬火温度下限；可细化晶粒，减小内应力，大大降低产生裂纹的几率，减少变形、脱碳；
S2、二段加热，对结构钢工件整体二次加热，二段加热温度控制在结构钢工件正常的淬火温度中上限；第二段选用淬火温度中上限，保证工件截面尺寸较大部分的淬透效果，并防止截面尺寸较小部分从加热室到冷却室转移过程中温度下降过低。
S3、油冷淬火，根据淬火油冷却性能确定淬火油油冷时间、油温和搅拌速度；
S4、高温回火，根据结构钢工件形状结构确定回火温度和时间。
所述S1中一段加热采用长时间加热，使结构钢工件整体组织转变。
所述S2中二段加热采用短时间加热，防止局部温度过高造成缺陷。
所述S3中结构钢工件淬火温度为880℃ 。
所述S3中淬火油温为80℃。
所述淬火油为快速淬火油；所述S3中淬火油冷却能力≥100KW/h。
所述S3淬火过程中采用碱性清洗液清洗，清洗液温度为90℃。
所述S3淬火过程中采用氮气或甲醇分解气氛。
实施例二，本实施例在实施例一的基础上增加了如下技术特征：
所述S1步骤前对结构钢工件整体进行预处理，预处理包括圆角过渡处理，在截面变化处通过圆角过渡。
实施例结果：外观：裂纹率≤0.5% ；硬度：符合图样 ；淬透层深：符合图样 、企标；
金相组织：符合GB/T13320，回火索氏体（+铁素体）1-4级 ；变形、脱碳：不影响后续机加工，符合图样 。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种结构钢二段加热调质工艺方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、一段加热，对结构钢工件整体加热，一段加热温度控制在结构钢工件正常的淬火温度下限；
S2、二段加热，对结构钢工件整体二次加热，二段加热温度控制在结构钢工件正常的淬火温度中上限；
S3、油冷淬火，根据淬火油冷却性能确定淬火油油冷时间、油温和搅拌速度；
S4、高温回火，根据结构钢工件形状结构确定回火温度和时间。
2.如权利要求1所述的一种结构钢二段加热调质工艺方法，其特征在于：所述S1中一段加热采用长时间加热，使结构钢工件整体组织转变。
3.如权利要求2所述的一种结构钢二段加热调质工艺方法，其特征在于：所述S2中二段加热采用短时间加热，防止局部温度过高造成缺陷。
4.如权利要求1所述的一种结构钢二段加热调质工艺方法，其特征在于：所述S3中结构钢工件淬火温度为880℃ 。
5.如权利要求1所述的一种结构钢二段加热调质工艺方法，其特征在于：所述S3中淬火油温为80℃。
6.如权利要求5所述的一种结构钢二段加热调质工艺方法，其特征在于：所述淬火油为快速淬火油；所述S3中淬火油冷却能力≥100KW/h。
7.如权利要求5所述的一种结构钢二段加热调质工艺方法，其特征在于：所述S3淬火过程中采用碱性清洗液清洗，清洗液温度为90℃。
8.如权利要求1-7任一所述的一种结构钢二段加热调质工艺方法，其特征在于：所述S3淬火过程中采用氮气或甲醇分解气氛。
9.如权利要求8所述的一种结构钢二段加热调质工艺方法，其特征在于：所述S1步骤前对结构钢工件整体进行预处理，预处理包括圆角过渡处理，在截面变化处通过圆角过渡。
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