CN113106380A - 一种金属零部件的热处理方法 - Google Patents

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李治宾
郭全海
高中楠
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张希平
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Abstract

本发明提出一种金属零部件的热处理方法，属于热处理技术领域，能够解决现有金属零部件热处理工艺存在随炉升温过程不可控、耗时较长，进而使得处理后的金属零部件硬度、抗疲劳等性能不理想、基体组织存在晶粒度不均匀等的技术问题。该热处理工艺包括：预热处理、进炉降温与升温处理、高温渗碳强渗处理、高温渗碳扩散处理、随炉降温与均热处理、淬火与清洗处理、低温回火处理和出炉空冷等。本发明具有操作简便、工艺过程可控，且能够明显改善内部组织因局部先奥氏体化并晶粒长大的不均匀性等特点，本发明能够应用于金属零部件热处理工艺方面。

Description

一种金属零部件的热处理方法
技术领域
本发明属于热处理技术领域，尤其涉及一种金属零部件的热处理方法。
背景技术
金属零部件是机械行业机械的基本结构和性能部件，要求其具有较高的表面硬度、耐磨性以及较高的心部强度和韧性，同时又能承受一定的交变应力，因此需要经过特定工艺流程的热处理，使其具有表面的高硬度、高的耐磨性、抗疲劳性、高尺寸精度等性能。
渗碳淬火是一种常见的金属零部件热处理工艺，该工艺可以使渗过碳的零件表面获得很高的硬度，提高其耐磨程度。目前，现有的渗碳淬火工艺一般包括：进渗碳炉升温、渗碳、出炉后冷却、清洗、低温回火、出炉冷却等工序，但由于现有渗碳淬火工艺的随炉升温过程不可控，且耗时较长，极易导致处理后的金属零部件内部组织晶粒度异常长大，进而影响金属零部件的硬度、抗疲劳性等性能，因此，如何研发一种操作简便、工艺过程可控，且能够改善内部组织因局部先奥氏体化并晶粒长大的不均匀性的热处理工艺是本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明针对现有的金属零部件热处理工艺存在随炉升温过程不可控、耗时较长，进而使得处理后的金属零部件硬度、抗疲劳等性能不理想的技术问题，提出一种操作简便、工艺过程可控，且能够明显改善内部组织因局部先奥氏体化并晶粒长大的不均匀性的金属零部件的热处理方法。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种金属零部件的热处理方法，包括如下步骤：
将金属零部件置于预热装置中进行预热处理；
炉温升至850-1000℃时空炉等待，经预热处理后的金属零部件进渗碳炉，进行进炉降温与升温处理；
经进炉降温与升温处理后的金属零部件在850-1000℃条件下，进行高温渗碳强渗处理和高温渗碳扩散处理；
经高温渗碳扩散处理后的金属零部件随炉降温至800-900℃后进行均热处理，随后出炉；
经均热处理后的金属零部件入油淬火，并使用清洗液清洗淬火后的金属零部件；
将清洗后的金属零部件转入回火炉中进行低温回火处理后，出炉空冷；
在所述高温渗碳强渗处理、高温渗碳扩散处理和均热处理过程中，全程通入富化气和甲醇。
作为优选，所述预热处理于氮气保护下进行，氮气流速为6-12m3/h。
作为优选，所述预热处理的温度为350-500℃，预热时间为50-180min,预热装置为预热炉。
作为优选，所述进炉降温与升温处理的时长≤120min，升温的温度条件为850-1000℃。
作为优选，所述高温渗碳强渗处理的碳势为0.90％-1.15％，渗碳时间为80-210min，高温渗碳扩散处理的碳势为0.70％-0.85％，渗碳时间为80-210min。
作为优选，所述高温渗碳强渗处理过程中富化气的初始流速为6-10L/min，待碳势稳定20-30min后，再将富化气的流速降至3-5L/min，甲醇流速为45-60mL/min；
所述高温渗碳扩散处理过程中富化气的初始流速为6-10L/min，待碳势稳定20-30min后，再将富化气的流速降至3-5L/min，甲醇流速为45-60mL/min。
作为优选，所述富化气选自甲烷、丙烷、煤油、丙酮或丙烯中的任意一种。
作为优选，所述均热处理时间为30-90min，淬火的油温为60-150℃。
作为优选，所述清洗液的温度为55-90℃，所述低温回火处理的条件为160-220℃，保温100-500min。
作为优选，所述均热处理过程中富化气流速为6-10L/min，甲醇流速为45-60mL/min。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：
1、本发明提供了一种金属零部件的热处理方法，该方法通过在进渗碳炉前对金属零部件进行预热处理，且预热处理在氮气保护下进行，预热条件为350-500℃，50-180min，经预热处理后金属零部件高温进炉，能使得产品表面形成一层致密的高温氧化膜，从而阻止工件内部组织继续被氧化；
2、本发明提供了一种金属零部件的热处理方法，先将渗碳热处理炉温度控制在850-1000℃范围内，空炉保持等待一段时间后，预热完成的产品进炉，再进行降温与升温处理，并在此基础上将降温与升温的时间设定为≤120min，提高炉温，能加大炉温与预热后产品的过热度，提高工件进炉后的升温速度，进而缩短升温过程中工件内部组织奥氏体化的时间差，减小内部组织因局部先奥氏体化并晶粒长大的不均匀性，使得金属零部件具有高硬度、高耐磨性、抗疲劳性、高尺寸精度等性能。
附图说明
图1为本发明实施例所提供的控制升温速度的渗碳淬火热处理工艺流程图；
图2为本发明实施例所提供的控制升温速度的渗碳淬火热处理后的无混晶金相图；
图3为本发明实施例所提供的原不控制升温速度的渗碳淬火热处理工艺流程图；
图4为本发明实施例所提供的原不控制升温速度的渗碳淬火热处理后的混晶金相图；
图5为本发明实施例所提供的对比例1的金属零部件混晶金相图；
图6为本发明实施例所提供的对比例2的金属零部件混晶金相图；
图7为本发明实施例所提供的对比例3的金属零部件混晶金相图；
图8为本发明实施例所提供的实施例1的金属零部件无混晶金相图；
图9为本发明实施例所提供的实施例2的金属零部件无混晶金相图；
图10为本发明实施例所提供的实施例3的金属零部件无混晶金相图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种金属零部件的热处理方法，包括如下步骤：
S1、将金属零部件置于预热装置中进行预热处理；
在上述S1步骤中，对金属零部件进行预热处理的目的在于：经预热处理后的金属零部件高温进渗碳炉时，会在其表面形成一层致密的高温氧化膜，能有效避免工件内部组织继续被氧化；提高工件温度，缩短进炉后的升温时间；同时，本发明实施例还进一步限定了预热处理的过程是在氮气保护下进行的，氮气流速为6-12m3/h。
S2、炉温升至850-1000℃时空炉等待，经预热处理后的金属零部件进渗碳炉，进行进炉降温与升温处理；
在上述S2步骤中，在金属零部件进渗碳炉前，需要先将炉温升至850-1000℃并空炉等待一段时间，再将预热处理后的金属零部件放置于炉内，这样处理的原因在于：将渗碳炉温度控制在800-1000℃范围内，空炉保持并等待预热完成的产品进炉，再进行降温与升温处理，提高炉温，能够加大炉温与预热后产品的过热度，提高工件进炉后的升温速度，缩短升温过程中工件内部组织奥氏体化的时间差，减小内部组织因局部先奥氏体化并晶粒长大的不均匀性；同时，与常规的工件热处理方法相比，本发明实施例提供的进炉降温与升温处理过程可控，将降温与升温的总时长控制在≤120min，同样能够起到加大炉温与预热后产品的过热度，提高工件进炉后的升温速度，缩短升温过程中工件内部组织奥氏体化的时间差，减小内部组织因局部先奥氏体化并晶粒长大的不均匀性的作用。此外，炉温可选取850℃、900℃、910℃、920℃、930℃、940℃、950℃、1000℃或根据实际需求选取上述限定范围内的任一数值均落在本发明的保护范围之内。
S3、经进炉降温与升温处理后的金属零部件在850-1000℃条件下，进行高温渗碳强渗处理和高温渗碳扩散处理；
在上述S3步骤中，经进炉降温与升温处理后的金属零部件的强渗和扩散处理均是在850-1000℃的高温条件下进行，且全程通入富化气和甲醇，为了使最终的金属零部件达到理想的性能，本发明实施例还进一步限定了强渗和扩散处理的碳势和渗碳时间，具体地，高温渗碳强渗处理的碳势为0.90％-1.15％，渗碳时间为80-210min，高温渗碳扩散处理的碳势为0.70％-0.85％，渗碳时间为80-210min。
S4、经高温渗碳扩散处理后的金属零部件随炉降温至800-900℃后进行均热处理，随后出炉；
S5、经均热处理后的金属零部件入油淬火，并使用清洗液清洗淬火后的金属零部件；
S6、将清洗后的金属零部件转入回火炉中进行低温回火处理后，出炉空冷；
在所述高温渗碳强渗处理、高温渗碳扩散处理和均热处理过程中，全程通入富化气和甲醇。
在一优选实施例中，所述预热处理的温度为350-500℃，预热时间为50-180min,预热装置为预热炉或者其他能够满足预热功能的设备均可。
在上述优选实施例中，预热处理的温度具体可选取350℃、400℃、450℃、500℃或根据实际需求选取上述限定范围内的任一数值均落在本发明的保护范围之内，预热时间具体可选取50min、60min、70min、80min、90min、100min、110min、120min、130min、140min、150min、160min、170min、180min或根据实际需求选取上述限定范围内的任一数值均落在本发明的保护范围之内。此外，预热处理所用装置包括但不限于上述几种装置，能够实现上述预热处理效果的预热装置均可选用。
在一优选实施例中，所述进炉降温与升温处理的时长≤120min，升温的温度条件为850-1000℃。
在上述优选实施例中，升温的温度具体可选取850℃、900℃、910℃、920℃、930℃、940℃、950℃、1000℃或根据实际需求选取上述限定范围内的任一数值均落在本发明的保护范围之内。
在一优选实施例中，所述高温渗碳强渗处理的碳势为0.90％-1.15％，渗碳时间为80-210min，高温渗碳扩散处理的碳势为0.70％-0.85％，渗碳时间为80-210min。
在上述优选实施例中，高温渗碳强渗处理的碳势可选取0.90％、0.95％、1.0％、1.05％、1.10％、1.15％或根据实际需求选取上述限定范围内的任一数值均落在本发明的保护范围之内，高温渗碳扩散处理的碳势可选取0.70％、0.75％、0.80％、0.85％或根据实际需求选取上述限定范围内的任一数值均落在本发明的保护范围之内；高温渗碳强渗处理和扩散处理的时间可选取80min、90min、100min、110min、120min、130min、140min、150min、160min、170min、180min、190min、200min、210min或根据实际需求选取上述限定范围内的任一数值均落在本发明的保护范围之内。
在一优选实施例中，所述高温渗碳强渗处理过程中富化气的初始流速为6-10L/min，待碳势稳定20-30min后，再将富化气的流速降至3-5L/min，甲醇流速为45-60mL/min；
所述高温渗碳扩散处理过程中富化气的初始流速为6-10L/min，待碳势稳定20-30min后，再将富化气的流速降至3-5L/min，甲醇流速为45-60mL/min。
在上述优选实施例中，高温渗碳强渗处理和扩散处理中富化气的初始流速具体可选取6L/min、7L/min、8L/min、9L/min、10L/min或根据实际需求选取上述限定范围内的任一数值均落在本发明的保护范围之内，甲醇流速可选取45mL/min、50mL/min、55mL/min、60mL/min或根据实际需求选取上述限定范围内的任一数值均落在本发明的保护范围之内。
在一优选实施例中，所述富化气选自甲烷、丙烷、煤油、丙酮或丙烯中的任意一种。
在一优选实施例中，所述均热处理时间为30-90min，具体可选取30min、40min、50min、60min、70min、80min、90min或根据实际需求选取上述限定范围内的任一数值均落在本发明的保护范围之内，淬火的油温为60-150℃，具体可选取60℃、70℃、80℃、90℃、100℃、110℃、120℃、130℃、140℃或根据实际需求选取上述限定范围内的任一数值均落在本发明的保护范围之内。
在一优选实施例中，所述清洗液的温度为55-90℃，所述低温回火处理的条件为160-220℃，保温100-500min。
在上述优选实施例中，清洗液可选用水基清洗液、碳氢溶剂或其他能够达到清洗效果的溶液均可，清洗液的温度可选取55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃或根据实际需求选取上述限定范围内的任一数值均落在本发明的保护范围之内；低温回火温度可选取160℃、170℃、180℃、190℃、200℃、210℃、220℃或根据实际需求选取上述限定范围内的任一数值均落在本发明的保护范围之内，保温时间可选取100min、120min、200min、300min、400min、480min、500min或根据实际需求选取上述限定范围内的任一数值均落在本发明的保护范围之内。
在一优选实施例中，所述均热处理过程中富化气流速为6-10L/min，其流速可选取6L/min、7L/min、8L/min、9L/min、10L/min或根据实际需求选取上述限定范围内的任一数值均落在本发明的保护范围之内，甲醇流速为45-60mL/min，其流速具体可选取45mL/min、50mL/min、55mL/min、60mL/min或根据实际需求选取上述限定范围内的任一数值均落在本发明的保护范围之内。
为了更清楚详细地介绍本发明实施例所提供的一种金属零部件的热处理方法，下面将结合具体实施例进行描述。
对比例1
本对比例提供了一种常规金属零部件的热处理方法，具体包括如下步骤：
(1)预热处理：将金属零部件置于预热炉中进行预热处理，处理过程中不向预热炉中通入保护气氛，预热处理的温度为150℃，预热时间为20min；
(2)进炉降温与升温处理：炉温升至900℃时空炉等待，经预热处理后的金属零部件进渗碳炉，进行进炉降温与升温处理，升温至900℃，降温与升温的总时长为250min；
(3)高温渗碳强渗处理与高温渗碳扩散处理：经进炉降温与升温处理后的金属零部件在900℃条件下，进行高温渗碳强渗处理和高温渗碳扩散处理，其中，高温渗碳强渗处理和扩散处理的条件为：强渗处理的碳势为1.0％，渗碳时间为150min，扩散处理的碳势为0.80％，渗碳时间为150min，强渗处理和扩散处理的全程均通入丙烷和甲醇，丙烷的初始流速均为8L/min，待二者的碳势分别稳定在1.0％、0.80％时，再将丙烷流速降至4L/min，并控制甲醇流速为50mL/min；
(4)均热处理：经高温渗碳扩散处理后的金属零部件随炉降温至900℃后进行均热处理，均热处理时间为70min，均热处理过程中全程通入丙烷和甲醇，其中，丙烷流速为8L/min，甲醇流速为50mL/min，随后出炉；
(5)淬火与清洗：经均热处理后的金属零部件入油淬火，淬火油温为120℃，并使用80℃的清洗液清洗淬火后的金属零部件表明的油渍；
(6)低温回火、出炉空冷：将清洗后的金属零部件转入回火炉中进行低温回火处理后，低温回火条件为200℃，保温400min，出炉空冷，即完成金属零部件的热处理。
对比例2
本对比例提供了一种常规金属零部件的热处理方法，具体包括如下步骤：
(1)预热处理：将金属零部件置于预热炉中进行预热处理，处理过程中不向预热炉中通入保护气氛，预热处理的温度为200℃，预热时间为30min；
(2)进炉降温与升温处理：炉温升至900℃时空炉等待，经预热处理后的金属零部件进渗碳炉，进行进炉降温与升温处理，升温至900℃，降温与升温的总时长为200min；
(3)高温渗碳强渗处理与高温渗碳扩散处理：经进炉降温与升温处理后的金属零部件在900℃条件下，进行高温渗碳强渗处理和高温渗碳扩散处理，其中，高温渗碳强渗处理和扩散处理的条件为：强渗处理的碳势为1.0％，渗碳时间为150min，扩散处理的碳势为0.80％，渗碳时间为150min，强渗处理和扩散处理的全程均通入丙烷和甲醇，丙烷的初始流速均为8L/min，待二者的碳势分别稳定在1.0％、0.80％时，再将丙烷流速降至4L/min，并控制甲醇流速为50mL/min；
(4)均热处理：经高温渗碳扩散处理后的金属零部件随炉降温至900℃后进行均热处理，均热处理时间为70min，均热处理过程中全程通入丙烷和甲醇，其中，丙烷流速为8L/min，甲醇流速为50mL/min，随后出炉；
(5)淬火与清洗：经均热处理后的金属零部件入油淬火，淬火油温为120℃，并使用80℃的清洗液清洗淬火后的金属零部件表明的油渍；
(6)低温回火、出炉空冷：将清洗后的金属零部件转入回火炉中进行低温回火处理后，低温回火条件为200℃，保温400min，出炉空冷，即完成金属零部件的热处理。
对比例3
(1)预热处理：将金属零部件置于预热炉中进行预热处理，处理过程中不向预热炉中通入保护气氛，预热处理的温度为250℃，预热时间为40min；
(2)进炉降温与升温处理：炉温升至900℃时空炉等待，经预热处理后的金属零部件进渗碳炉，进行进炉降温与升温处理，升温至900℃，降温与升温的总时长为150min；
(3)高温渗碳强渗处理与高温渗碳扩散处理：经进炉降温与升温处理后的金属零部件在900℃条件下，进行高温渗碳强渗处理和高温渗碳扩散处理，其中，高温渗碳强渗处理和扩散处理的条件为：强渗处理的碳势为1.0％，渗碳时间为150min，扩散处理的碳势为0.80％，渗碳时间为150min，强渗处理和扩散处理的全程均通入丙烷和甲醇，丙烷的初始流速均为8L/min，待二者的碳势分别稳定在1.0％、0.80％时，再将丙烷流速降至4L/min，并控制甲醇流速为50mL/min；
(4)均热处理：经高温渗碳扩散处理后的金属零部件随炉降温至900℃后进行均热处理，均热处理时间为70min，均热处理过程中全程通入丙烷和甲醇，其中，丙烷流速为8L/min，甲醇流速为50mL/min，随后出炉；
(5)淬火与清洗：经均热处理后的金属零部件入油淬火，淬火油温为120℃，并使用80℃的清洗液清洗淬火后的金属零部件表明的油渍；
(6)低温回火、出炉空冷：将清洗后的金属零部件转入回火炉中进行低温回火处理后，低温回火条件为200℃，保温400min，出炉空冷，即完成金属零部件的热处理。
实施例1
本实施例提供了一种金属零部件的热处理方法，具体方法如下：
(1)预热处理：将金属零部件置于预热炉中进行预热处理，处理过程中向预热炉中通入氮气，氮气流速为6m3/h，预热处理的温度为350℃，预热时间为50min；
(2)进炉降温与升温处理：炉温升至850℃时空炉等待，经预热处理后的金属零部件进渗碳炉，进行进炉降温与升温处理，升温至850℃，降温与升温的总时长为90min；
(3)高温渗碳强渗处理与高温渗碳扩散处理：经进炉降温与升温处理后的金属零部件在850℃条件下，进行高温渗碳强渗处理和高温渗碳扩散处理，其中，高温渗碳强渗处理和扩散处理的条件为：强渗处理的碳势为0.90％，渗碳时间为80min，扩散处理的碳势为0.70％，渗碳时间为80min，强渗处理和扩散处理的全程均通入丙烷和甲醇，丙烷的初始流速均为6L/min，待二者的碳势分别稳定在0.90％、0.70％时，再将丙烷流速降至3L/min，并控制甲醇流速为45mL/min；
(4)均热处理：经高温渗碳扩散处理后的金属零部件随炉降温至800℃后进行均热处理，均热处理时间为30min，均热处理过程中全程通入丙烷和甲醇，其中，丙烷流速为6L/min，甲醇流速为45mL/min，随后出炉；
(5)淬火与清洗：经均热处理后的金属零部件入油淬火，淬火油温为60℃，并使用55℃的清洗液清洗淬火后的金属零部件表明的油渍；
(6)低温回火、出炉空冷：将清洗后的金属零部件转入回火炉中进行低温回火处理后，低温回火条件为160℃，保温100min，出炉空冷，即完成金属零部件的热处理。
实施例2
本实施例提供了一种金属零部件的热处理方法，具体方法如下：
(1)预热处理：将金属零部件置于预热炉中进行预热处理，处理过程中向预热炉中通入氮气，氮气流速为12m3/h，预热处理的温度为500℃，预热时间为100min；
(2)进炉降温与升温处理：炉温升至1000℃时空炉等待，经预热处理后的金属零部件进渗碳炉，进行进炉降温与升温处理，升温至1000℃，降温与升温的总时长为95min；
(3)高温渗碳强渗处理与高温渗碳扩散处理：经进炉降温与升温处理后的金属零部件在1000℃条件下，进行高温渗碳强渗处理和高温渗碳扩散处理，其中，高温渗碳强渗处理和扩散处理的条件为：强渗处理的碳势为1.05％，渗碳时间为210min，扩散处理的碳势为0.85％，渗碳时间为210min，强渗处理和扩散处理的全程均通入丙烷和甲醇，丙烷的初始流速均为10L/min，待二者的碳势分别稳定在1.05％、0.85％时，再将丙烷流速降至5L/min，并控制甲醇流速为60mL/min；
(4)均热处理：经高温渗碳扩散处理后的金属零部件随炉降温至900℃后进行均热处理，均热处理时间为90min，均热处理过程中全程通入丙烷和甲醇，其中，丙烷流速为10L/min，甲醇流速为60mL/min，随后出炉；
(5)淬火与清洗：经均热处理后的金属零部件入油淬火，淬火油温为150℃，并使用90℃的清洗液清洗淬火后的金属零部件表明的油渍；
(6)低温回火、出炉空冷：将清洗后的金属零部件转入回火炉中进行低温回火处理后，低温回火条件为220℃，保温500min，出炉空冷，即完成金属零部件的热处理。
实施例3
本实施例提供了一种金属零部件的热处理方法，具体方法如下：
(1)预热处理：将金属零部件置于预热炉中进行预热处理，处理过程中向预热炉中通入氮气，氮气流速为10m3/h，预热处理的温度为450℃，预热时间为80min；
(2)进炉降温与升温处理：炉温升至900℃时空炉等待，经预热处理后的金属零部件进渗碳炉，进行进炉降温与升温处理，升温至900℃，降温与升温的总时长为80min；
(3)高温渗碳强渗处理与高温渗碳扩散处理：经进炉降温与升温处理后的金属零部件在900℃条件下，进行高温渗碳强渗处理和高温渗碳扩散处理，其中，高温渗碳强渗处理和扩散处理的条件为：强渗处理的碳势为1.0％，渗碳时间为150min，扩散处理的碳势为0.80％，渗碳时间为150min，强渗处理和扩散处理的全程均通入丙烷和甲醇，丙烷的初始流速均为8L/min，待二者的碳势分别稳定在1.0％、0.80％时，再将丙烷流速降至4L/min，并控制甲醇流速为50mL/min；
(4)均热处理：经高温渗碳扩散处理后的金属零部件随炉降温至900℃后进行均热处理，均热处理时间为70min，均热处理过程中全程通入丙烷和甲醇，其中，丙烷流速为8L/min，甲醇流速为50mL/min，随后出炉；
(5)淬火与清洗：经均热处理后的金属零部件入油淬火，淬火油温为120℃，并使用80℃的清洗液清洗淬火后的金属零部件表明的油渍；
(6)低温回火、出炉空冷：将清洗后的金属零部件转入回火炉中进行低温回火处理后，低温回火条件为200℃，保温400min，出炉空冷，即完成金属零部件的热处理。
性能测试
本发明还对上述热处理方法后得到的金属零部件进行了性能测试，具体测试方法及结果如下：
(1)测试方法：使用金相显微镜100倍观察晶粒度。
(2)测试结果如下表所示：
表1各实施例与对比例处理后的金属零部件性能测试结果统计
测试方法 晶粒度
对比例1 使用金相显微镜100倍观察晶粒度 3级
对比例2 使用金相显微镜100倍观察晶粒度 4级
对比例3 使用金相显微镜100倍观察晶粒度 5级
实施例1 使用金相显微镜100倍观察晶粒度 7级
实施例2 使用金相显微镜100倍观察晶粒度 7级
实施例3 使用金相显微镜100倍观察晶粒度 7级
在上述实验结果的基础上进一步结合附图5-10可知，当按照对比例1-3所述的将降温与升温处理的总时长控制在≥150min时，金属零部件的晶粒度等级不理想，且基体组织存在晶粒度不均匀等的现象，而采用本发明实施例1-3所述的将降温与升温处理的总时长控制在≤120min时，金属零部件的晶粒度等级理想，且无基体组织存在晶粒度不均匀等的问题出现；同时，本发明还对常规的不控制升温速度的渗碳淬火热处理后的金属零部件进行了晶粒度观察，从图4可知，这种常规的处理方法仍存在基体组织存在晶粒度不均匀等的问题。
由此可见，无论是常规的不控制升温速度的渗碳淬火热处理工艺还是对比例1-3所述的降温与升温处理不合理的工艺均无法彻底解决金属零部件基体组织存在晶粒度不均匀的技术问题，进而影响产品的各项性能，而本发明通过合理控制降温与升温处理，彻底解决了基体组织存在晶粒度不均匀的技术问题，使得金属零部件具有高硬度、高耐磨性、抗疲劳性、高尺寸精度等性能。

Claims (10)

1.一种金属零部件的热处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
将金属零部件置于预热装置中进行预热处理；
炉温升至850-1000℃时空炉等待，经预热处理后的金属零部件进渗碳炉，进行进炉降温与升温处理；
经进炉降温与升温处理后的金属零部件在850-1000℃条件下，进行高温渗碳强渗处理和高温渗碳扩散处理；
经高温渗碳扩散处理后的金属零部件随炉降温至800-900℃后进行均热处理，随后出炉；
经均热处理后的金属零部件入油淬火，并使用清洗液清洗淬火后的金属零部件；
将清洗后的金属零部件转入回火炉中进行低温回火处理后，出炉空冷；
在所述高温渗碳强渗处理、高温渗碳扩散处理和均热处理过程中，全程通入富化气和甲醇。
2.根据权利要求1所述的金属零部件的热处理方法，其特征在于，所述预热处理于氮气保护下进行，氮气流速为6-12m3/h。
3.根据权利要求1所述的金属零部件的热处理方法，其特征在于，所述预热处理的温度为350-500℃，预热时间为50-180min,预热装置为预热炉。
4.根据权利要求1所述的金属零部件的热处理方法，其特征在于，所述进炉降温与升温处理的时长≤120min，升温的温度条件为850-1000℃。
5.根据权利要求1所述的金属零部件的热处理方法，其特征在于，所述高温渗碳强渗处理的碳势为0.90％-1.15％，渗碳时间为80-210min，高温渗碳扩散处理的碳势为0.70％-0.85％，渗碳时间为80-210min。
6.根据权利要求5所述的金属零部件的热处理方法，其特征在于，所述高温渗碳强渗处理过程中富化气的初始流速为6-10L/min，待碳势稳定20-30min后，再将富化气的流速降至3-5L/min，甲醇流速为45-60mL/min；
所述高温渗碳扩散处理过程中富化气的初始流速为6-10L/min，待碳势稳定20-30min后，再将富化气的流速降至3-5L/min，甲醇流速为45-60mL/min。
7.根据权利要求1所述的金属零部件的热处理方法，其特征在于，所述富化气选自甲烷、丙烷、煤油、丙酮或丙烯中的任意一种。
8.根据权利要求1所述的金属零部件的热处理方法，其特征在于，所述均热处理时间为30-90min，淬火的油温为60-150℃。
9.根据权利要求1所述的金属零部件的热处理方法，其特征在于，所述清洗液的温度为55-90℃，所述低温回火处理的条件为160-220℃，保温100-500min。
10.根据权利要求1所述的金属零部件的热处理方法，其特征在于，所述均热处理过程中富化气流速为6-10L/min，甲醇流速为45-60mL/min。
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