CN111139345A - 一种钢的热处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钢的热处理方法，热处理方法包括以下步骤：(1)退火：将钢件加热到Ac3+30‑50℃或Ac1+30‑50℃或Ac1以下的温度后，随炉温缓慢冷却；(2)正火；(3)淬火；(4)回火：将淬火后的钢件重新加热到Ac1以下温度，经保温后，于空气或油、热水、水中冷却；(5)调质；(6)时效：将钢件加热到80‑200℃，保温5‑20小时，然后随炉取出在空气中冷却；(7)冷处理；(8)火焰加热表面淬火；(9)感应加热表面淬火；(10)渗碳；(11)氮化；(12)氮碳共渗。提高钢件表面的硬度、耐磨性、疲劳强度以及抗蚀能力，改善切削加工性能，提高加工表面光洁程度；减小淬火时的变形和开裂；获得良好的综合力学性能。

Description

一种钢的热处理方法
技术领域
本发明涉及钢处理工艺领域，尤其涉及一种钢的热处理方法。
背景技术
钢的淬火是将钢加热到临界温度Ac3(亚共析钢)或Ac1(过共析钢)以上某一温度，保温一段时间，使之全部或部分奥氏体融化，然后以大于临界冷却速度的冷速快冷到Ms以下(或Ms附近等温)进行马氏体(或贝氏体)转变的热处理工艺。通常也将铝合金、铜合金、钛合金、钢化玻璃等材料的固溶处理或带有快速冷却过程的热处理工艺称为淬火。
现有技术的淬火方法，使用普通溶液淬火处理不好，容易降低热处理产品的质量。例如公开号为CN105177229A的中国专利公开了一种钢材热处理工艺，包括以下步骤：a、制备热处理钢材；b、淬火处理，淬火温度为860℃～980℃，保持1～2小时，选用油冷却3～4分钟；c、回火处理，低温回火温度为130℃～230℃，持续5小时～6小时；d、风冷，将回火后的钢材冷却至室温。又如公开号为CN1721558A的中国专利公开了一种冷挤钢材的渗碳淬火工艺，具体包括：1)进炉温度950℃～990℃；2)加热速度30℃/分～50℃/分；3)加热保温温度920℃～980℃；4)强渗保温时间3～11小时；5)扩散保温时间2～9小时；6)降温速度30℃/时～60℃/小时；7)淬火温度820℃～880℃；8)强渗碳势为0.95～1.2C％；9)扩散碳势为0.7～0.9C％。
发明内容
针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种钢的热处理方法，处理后得到的钢材，其具有很好的热硬性、耐磨性和较高的强度和韧性。
为了达到上述发明目的，本发明采用的具体方案为：
一种钢的热处理方法，热处理方法包括以下步骤：
(1)退火：将钢件加热到Ac3+30-50℃或Ac1+30-50℃或Ac1以下的温度后，随炉温缓慢冷却；
(2)正火：将钢件加热到Ac3或Accm以上30-50℃，保温后以大于退火的冷却速度冷却；
(3)淬火：将钢件加热到相变温度Ac3或Ac1以上，保温一段时间，然后在水、硝盐、油或空气中快速冷却；
(4)回火：将淬火后的钢件重新加热到Ac1以下温度，经保温后，于空气或油、热水、水中冷却；
(5)调质：淬火后高温回火称调质，即将钢件加热到比淬火时高10-20℃的温度，保温后进行淬火，然后在400-720℃的温度下进行回火；
(6)时效：将钢件加热到80-200℃，保温5-20小时，然后随炉取出在空气中冷却；
(7)冷处理：将淬火后的钢件，在低温介质(如干冰、液氮)中冷却到-60～-80℃，温度均匀一致后取出均温到室温；
(8)火焰加热表面淬火：用氧－乙炔混合气体燃烧的火焰，喷射到钢件表面上，快速加热，当达到淬火温度后立即喷水冷却；
(9)感应加热表面淬火：将钢件放入感应器中，使钢件表层产生感应电流，在极短的时间内加热到淬火温度，然后喷水冷却；
(10)渗碳：将钢件放入渗碳介质中，加热至900～950℃并保温，使钢件表面获得浓度和深度的渗碳层；
(11)氮化：利用在500～600℃时氨气分解出来的活性氮原子，使钢件表面被氮饱和，形成氮化层；
(12)氮碳共渗：向钢件表面同时渗碳和渗氮。
进一步，步骤(2)中正火通常作为锻件、焊接件以及渗碳零件的预先热处理工序。
进一步，步骤(3)用于含碳量大于百分之零点三的碳钢和合金钢。
进一步，步骤(3)中保持钢在淬火后的高硬度和耐磨性时用低温回火；在保持韧度的条件下提高钢的弹性和屈服强度时用中温回火；以保持高的冲击韧度和塑性为主，又有足够的强度时用高温回火；钢尽量避免在230-280℃、不锈钢在400-450℃之间回火。
进一步，步骤(7)中钢件淬火后应立即进行冷处理，然后再经低温回火，以消除低温冷却时的内应力；冷处理适用于合金钢制的紧密刀具、量具和紧密零件。
进一步，步骤(8)淬透层深度为2-6mm。
进一步，步骤(9)用于中碳钢和中堂合金结构钢制件；高频感应淬火淬透层为1-2mm，中频淬火为3-5mm，高频淬火大于10mm。
进一步，步骤(10)用于含碳量为0.15％～0.25％的低碳钢和低合金钢制件，渗碳层深度为0.5～2.5mm；渗碳后进行淬火，使表面得到马氏体。
进一步，步骤(11)用于含有铝、铬、钼合金元素的中碳合金结构钢，以及碳钢和铸铁，氮化层深度为0.025～0.8mm。
本发明的有益效果为：
利于本发明方法，提高钢件表面的硬度、耐磨性、疲劳强度以及抗蚀能力，改善切削加工性能，提高加工表面光洁程度；减小淬火时的变形和开裂；获得良好的综合力学性能。降低或消除淬火后的内应力，减少工件的变形和开裂；调整硬度，提高塑性和韧性，获得工作所要求的力学性能；降低硬度，提高塑性，改善切削加工与压力加工性能；细化晶粒，改善力学性能，消除冷、热加工所产生的内应力。
具体实施方式
以下通过具体实施例进一步描述本发明，但本发明不仅仅限于以下实施例。在本发明的范围内或者在不脱离本发明的内容、精神和范围内，对本发明进行的变更、组合或替换，对于本领域的技术人员来说是显而易见的，且包含在本发明的范围之内。
一种钢的热处理方法，热处理方法包括以下步骤：
(1)退火：将钢件加热到Ac3+30-50℃或Ac1+30-50℃或Ac1以下的温度后，随炉温缓慢冷却；
(2)正火：将钢件加热到Ac3或Accm以上30-50℃，保温后以大于退火的冷却速度冷却；
(3)淬火：将钢件加热到相变温度Ac3或Ac1以上，保温一段时间，然后在水、硝盐、油或空气中快速冷却；
(4)回火：将淬火后的钢件重新加热到Ac1以下温度，经保温后，于空气或油、热水、水中冷却；
(5)调质：淬火后高温回火称调质，即将钢件加热到比淬火时高10-20℃的温度，保温后进行淬火，然后在400-720℃的温度下进行回火；
(6)时效：将钢件加热到80-200℃，保温5-20小时，然后随炉取出在空气中冷却；
(7)冷处理：将淬火后的钢件，在低温介质(如干冰、液氮)中冷却到-60～-80℃，温度均匀一致后取出均温到室温；
(8)火焰加热表面淬火：用氧－乙炔混合气体燃烧的火焰，喷射到钢件表面上，快速加热，当达到淬火温度后立即喷水冷却；
(9)感应加热表面淬火：将钢件放入感应器中，使钢件表层产生感应电流，在极短的时间内加热到淬火温度，然后喷水冷却；
(10)渗碳：将钢件放入渗碳介质中，加热至900～950℃并保温，使钢件表面获得浓度和深度的渗碳层；
(11)氮化：利用在500～600℃时氨气分解出来的活性氮原子，使钢件表面被氮饱和，形成氮化层；
(12)氮碳共渗：向钢件表面同时渗碳和渗氮。
步骤(2)中正火通常作为锻件、焊接件以及渗碳零件的预先热处理工序。步骤(3)用于含碳量大于百分之零点三的碳钢和合金钢。步骤(3)中保持钢在淬火后的高硬度和耐磨性时用低温回火；在保持韧度的条件下提高钢的弹性和屈服强度时用中温回火；以保持高的冲击韧度和塑性为主，又有足够的强度时用高温回火；钢尽量避免在230-280℃、不锈钢在400-450℃之间回火。步骤(7)中钢件淬火后应立即进行冷处理，然后再经低温回火，以消除低温冷却时的内应力；冷处理适用于合金钢制的紧密刀具、量具和紧密零件。步骤(8)淬透层深度为2-6mm。步骤(9)用于中碳钢和中堂合金结构钢制件；高频感应淬火淬透层为1-2mm，中频淬火为3-5mm，高频淬火大于10mm。步骤(10)用于含碳量为0.15％～0.25％的低碳钢和低合金钢制件，渗碳层深度为0.5～2.5mm；渗碳后进行淬火，使表面得到马氏体。步骤(11)用于含有铝、铬、钼合金元素的中碳合金结构钢，以及碳钢和铸铁，氮化层深度为0.025～0.8mm。
以上所述仅为本发明专利的较佳实施例而已，并不用以限制本发明专利，凡在本发明专利的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明专利的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种钢的热处理方法，其特征在于，热处理方法包括以下步骤：
(1)退火：将钢件加热到Ac3+30-50℃或Ac1+30-50℃或Ac1以下的温度后，随炉温缓慢冷却；
(2)正火：将钢件加热到Ac3或Accm以上30-50℃，保温后以大于退火的冷却速度冷却；
(3)淬火：将钢件加热到相变温度Ac3或Ac1以上，保温一段时间，然后在水、硝盐、油或空气中快速冷却；
(4)回火：将淬火后的钢件重新加热到Ac1以下温度，经保温后，于空气或油、热水、水中冷却；
(5)调质：淬火后高温回火称调质，即将钢件加热到比淬火时高10-20℃的温度，保温后进行淬火，然后在400-720℃的温度下进行回火；
(6)时效：将钢件加热到80-200℃，保温5-20小时，然后随炉取出在空气中冷却；
(7)冷处理：将淬火后的钢件，在低温介质(如干冰、液氮)中冷却到-60～-80℃，温度均匀一致后取出均温到室温；
(8)火焰加热表面淬火：用氧－乙炔混合气体燃烧的火焰，喷射到钢件表面上，快速加热，当达到淬火温度后立即喷水冷却；
(9)感应加热表面淬火：将钢件放入感应器中，使钢件表层产生感应电流，在极短的时间内加热到淬火温度，然后喷水冷却；
(10)渗碳：将钢件放入渗碳介质中，加热至900～950℃并保温，使钢件表面获得浓度和深度的渗碳层；
(11)氮化：利用在500～600℃时氨气分解出来的活性氮原子，使钢件表面被氮饱和，形成氮化层；
(12)氮碳共渗：向钢件表面同时渗碳和渗氮。
2.根据权利要求1所述的一种钢的热处理方法，其特征在于，步骤(2)中正火通常作为锻件、焊接件以及渗碳零件的预先热处理工序。
3.根据权利要求1所述的一种钢的热处理方法，其特征在于，步骤(3)用于含碳量大于百分之零点三的碳钢和合金钢。
4.根据权利要求1所述的一种钢的热处理方法，其特征在于，步骤(3)中保持钢在淬火后的高硬度和耐磨性时用低温回火；在保持韧度的条件下提高钢的弹性和屈服强度时用中温回火；以保持高的冲击韧度和塑性为主，又有足够的强度时用高温回火；钢尽量避免在230-280℃、不锈钢在400-450℃之间回火。
5.根据权利要求1所述的一种钢的热处理方法，其特征在于，步骤(7)中钢件淬火后应立即进行冷处理，然后再经低温回火，以消除低温冷却时的内应力；冷处理适用于合金钢制的紧密刀具、量具和紧密零件。
6.根据权利要求1所述的一种钢的热处理方法，其特征在于，步骤(8)淬透层深度为2-6mm。
7.根据权利要求1所述的一种钢的热处理方法，其特征在于，步骤(9)用于中碳钢和中堂合金结构钢制件；高频感应淬火淬透层为1-2mm，中频淬火为3-5mm，高频淬火大于10mm。
8.根据权利要求1所述的一种钢的热处理方法，其特征在于，步骤(10)用于含碳量为0.15％～0.25％的低碳钢和低合金钢制件，渗碳层深度为0.5～2.5mm；渗碳后进行淬火，使表面得到马氏体。
9.根据权利要求1所述的一种钢的热处理方法，其特征在于，步骤(11)用于含有铝、铬、钼合金元素的中碳合金结构钢，以及碳钢和铸铁，氮化层深度为0.025～0.8mm。
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