CN114480794A - 一种Fe-Si合金钢材用等温正火工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种Fe‑Si合金钢材用等温正火工艺，涉及合金钢材热处理技术领域，包括如下步骤：S1、加热保温；S2、速冷；S3、等温处理；S4、等温后冷却。本身请提供了一种Fe‑Si合金钢材用等温正火工艺，在现有的等温正火的工艺上进行了很大程度的改进，通过在加热保温的保温阶段进行磁场处理，通过磁场处理，来避免晶粒的不均匀生长，细化晶粒，减小了温度因素对晶粒生长的影响，采用液氮进行速冷，并借助超声波的空化效应、声流效应等效应来达到均匀快速冷却的作用效果，进一步提高组织均匀性，最后进行等温处理和等问候处理，此时的晶粒均匀，组织均匀细化，温度的可控性就随即得到了提高，进而有效的改善了Fe‑Si合金钢的性能。
Description
技术领域
本发明属于合金钢材热处理技术领域，具体涉及一种Fe-Si合金钢材用等温正火工艺。
背景技术
正火是将钢材或钢件加热到临界点As或Acm以上的适当温度，保持一定时间后在空气中冷却，得到珠光体类组织的热处理工艺。正火是一种传统老工艺，因其设备、工艺要求简单，耗能少，一直被广泛采用。随着汽车工业的发展及对产品质量要求的提高，特别是引进车型用钢材料的多样化，普通的正火处理工艺已不能满足齿坯预先热处理的要求。在实际生产中，正火加热温度常常略高于上述温度。如果正火作为预先热处理，则更宜取上限温度，提高加热温度能够促进奥氏体均匀化，增大过冷奥氏体的稳定性，这样有利于组织均匀化。另外，为了减少后续渗碳、淬火后的变形缺陷，要求其奥氏体化温度要高于以后进行的热处理温度。
等温正火是指合金钢件经加热其组织转变为奥氏体后直接进入等温炉，随炉冷至等温温度保持一定时间使其完成（先共析铁素体+珠光体）或珠光体相变，而后出炉空冷的工艺过程。虽然等温正火工艺能够提高合金钢材的力学性能，但是由于等温正火对工艺的要求非常严格，现今的等温正火工艺往往因为冷却速度、冷却时间或者加热温度的时机和参数把我不准，导致存在实际晶粒不均匀长大，组织均匀性差，操作可控性差的问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种Fe-Si合金钢材用等温正火工艺。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种Fe-Si合金钢材用等温正火工艺，包括如下步骤：
S1、加热保温：
将Fe-Si合金钢材置于等温正火炉的加热箱内进行加热处理，完成进行保温处理，在保温的同时进行磁场处理；
S2、速冷：
将步骤S1中保温后的合金钢材立马置于液氮罐内进行速冷处理，在速冷的同时使液氮罐内处理超声波环境中；
S3、等温处理：
将步骤S2中速冷处理后的合金钢材置于回火炉内，待温度升至等温箱内的温度后，立马将合金钢材置于等温箱内进行等温处理；
S4、等温后冷却：
将步骤S4中等温处理后的合金钢材进行室温空冷即可。
进一步地，步骤S1中所述的加热处理的温度为920~950℃。
进一步地，步骤S1中所述的保温处理的时间为1~2h。
进一步地，步骤S1中所述的磁场处理是通过调节电流电压来恒定磁场强度的，磁场的功率为1200~1500W。
进一步地，步骤S2中所述的速冷处理的时间10~12min。
进一步地，步骤S2中所述的速冷处理时控制液氮罐内的超声波频率为30~50kHz。
进一步地，步骤S3中所述的等温处理的温度为680~690℃，等温处理的时间为3~4h。
进一步地，步骤S1中所述的加热箱、步骤S3所述的回火炉和等温箱体，都需要提前预热到特定的处理温度。
本发明相比现有技术具有以下优点：
本身请提供了一种Fe-Si合金钢材用等温正火工艺，在现有的等温正火的工艺上进行了很大程度的改进，通过在加热保温的保温阶段进行磁场处理，通过磁场处理，来避免晶粒的不均匀生长，细化晶粒，减小了温度因素对晶粒生长的影响，采用液氮进行速冷，并借助超声波的空化效应、声流效应等效应来达到均匀快速冷却的作用效果，进一步提高组织均匀性，最后进行等温处理和等问候处理，此时的晶粒均匀，组织均匀细化，温度的可控性就随即得到了提高，进而有效的改善了Fe-Si合金钢的性能。
具体实施方式
实施例1：
一种Fe-Si合金钢材用等温正火工艺，包括如下步骤：
S1、加热保温：
将Fe-Si合金钢材置于等温正火炉的加热箱内进行加热处理，完成进行保温处理1h，加热处理的温度为920℃，在保温的同时进行磁场处理，是通过调节电流电压来恒定磁场强度的，磁场的功率为1200W；
S2、速冷：
将步骤S1中保温后的合金钢材立马置于液氮罐内进行速冷10min，在速冷的同时使液氮罐内处理超声波环境中，超声波频率为30kHz；
S3、等温处理：
将步骤S2中速冷处理后的合金钢材置于回火炉内，待温度升至等温箱内的温度后，立马将合金钢材置于等温箱内进行等温处理3h，等温处理的温度为680℃；
S4、等温后冷却：
将步骤S4中等温处理后的合金钢材进行室温空冷即可。
步骤S1中的加热箱、步骤S3所述的回火炉和等温箱体，都需要提前预热到特定的处理温度。
为了对本发明做更进一步的解释，下面结合下述具体实施例进行阐述。
实施例2：
一种Fe-Si合金钢材用等温正火工艺，包括如下步骤：
S1、加热保温：
将Fe-Si合金钢材置于等温正火炉的加热箱内进行加热处理，完成进行保温处理1.5h，加热处理的温度为935℃，在保温的同时进行磁场处理，是通过调节电流电压来恒定磁场强度的，磁场的功率为1350W；
S2、速冷：
将步骤S1中保温后的合金钢材立马置于液氮罐内进行速冷11min，在速冷的同时使液氮罐内处理超声波环境中，超声波频率为40kHz；
S3、等温处理：
将步骤S2中速冷处理后的合金钢材置于回火炉内，待温度升至等温箱内的温度后，立马将合金钢材置于等温箱内进行等温处理3.5h，等温处理的温度为685℃；
S4、等温后冷却：
将步骤S4中等温处理后的合金钢材进行室温空冷即可。
步骤S1中的加热箱、步骤S3所述的回火炉和等温箱体，都需要提前预热到特定的处理温度。
实施例3：
一种Fe-Si合金钢材用等温正火工艺，包括如下步骤：
S1、加热保温：
将Fe-Si合金钢材置于等温正火炉的加热箱内进行加热处理，完成进行保温处理2h，加热处理的温度为950℃，在保温的同时进行磁场处理，是通过调节电流电压来恒定磁场强度的，磁场的功率为1500W；
S2、速冷：
将步骤S1中保温后的合金钢材立马置于液氮罐内进行速冷12min，在速冷的同时使液氮罐内处理超声波环境中，超声波频率为50kHz；
S3、等温处理：
将步骤S2中速冷处理后的合金钢材置于回火炉内，待温度升至等温箱内的温度后，立马将合金钢材置于等温箱内进行等温处理4h，等温处理的温度为690℃；
S4、等温后冷却：
将步骤S4中等温处理后的合金钢材进行室温空冷即可。
步骤S1中的加热箱、步骤S3所述的回火炉和等温箱体，都需要提前预热到特定的处理温度。
对比例1：
一种Fe-Si合金钢材用等温正火工艺，包括如下步骤：
S1、加热保温：
将Fe-Si合金钢材置于等温正火炉的加热箱内进行加热处理，完成进行保温处理1.5h，加热处理的温度为935℃；
S2、速冷：
将步骤S1中保温后的合金钢材立马置于液氮罐内进行速冷11min，在速冷的同时使液氮罐内处理超声波环境中，超声波频率为40kHz；
S3、等温处理：
将步骤S2中速冷处理后的合金钢材置于回火炉内，待温度升至等温箱内的温度后，立马将合金钢材置于等温箱内进行等温处理3.5h，等温处理的温度为685℃；
S4、等温后冷却：
将步骤S4中等温处理后的合金钢材进行室温空冷即可。
步骤S1中的加热箱、步骤S3所述的回火炉和等温箱体，都需要提前预热到特定的处理温度。
本对比例1与实施例2相比，在保温的过程中不进行磁场处理。
对比例2：
一种Fe-Si合金钢材用等温正火工艺，包括如下步骤：
S1、加热保温：
将Fe-Si合金钢材置于等温正火炉的加热箱内进行加热处理，完成进行保温处理1.5h，加热处理的温度为935℃，在保温的同时进行磁场处理，是通过调节电流电压来恒定磁场强度的，磁场的功率为1350W；
S2、速冷：
将步骤S1中保温后的合金钢材立马置于液氮罐内进行速冷11min；
S3、等温处理：
将步骤S2中速冷处理后的合金钢材置于回火炉内，待温度升至等温箱内的温度后，立马将合金钢材置于等温箱内进行等温处理3.5h，等温处理的温度为685℃；
S4、等温后冷却：
将步骤S4中等温处理后的合金钢材进行室温空冷即可。
步骤S1中的加热箱、步骤S3所述的回火炉和等温箱体，都需要提前预热到特定的处理温度。
本对比例2与实施例2相比，在速冷的过程中不进行超声波处理。
为了对比本申请技术效果，分别用上述实施例1~3、对比例1~2的方法对应进行等温正火处理，然后利用XHB-3000硬度计进行硬度测试，在ML-10磨料磨损试验机上进行平面滑动摩擦磨损试验，
具体试验对比数据如下表1所示：
表1
| 洛氏硬度（HRC） | 磨损率(mg/mm<sup>2</sup>) | |
| 实施例1 | 50 | 39.2 |
| 实施例2 | 52 | 36.5 |
| 实施例3 | 53 | 37.8 |
| 对比例1 | 42 | 70.2 |
| 对比例2 | 48 | 63.5 |
由上表1可以看出，对比例1和对比例2的Fe-Si合金钢的硬度明显低于实施例2，并且磨损率显著高于实施例2组，可见本申请中的磁场以及超声波的辅助作用，能后辅助协同正火工艺，对Fe-Si合金钢的性能进行了显著的改善。
Claims (8)
1.一种Fe-Si合金钢材用等温正火工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S1、加热保温：
将Fe-Si合金钢材置于等温正火炉的加热箱内进行加热处理，完成进行保温处理，在保温的同时进行磁场处理；
S2、速冷：
将步骤S1中保温后的合金钢材立马置于液氮罐内进行速冷处理，在速冷的同时使液氮罐内处理超声波环境中；
S3、等温处理：
将步骤S2中速冷处理后的合金钢材置于回火炉内，待温度升至等温箱内的温度后，立马将合金钢材置于等温箱内进行等温处理；
S4、等温后冷却：
将步骤S4中等温处理后的合金钢材进行室温空冷即可。
2.根据权利要求1所述一种Fe-Si合金钢材用等温正火工艺，其特征在于，步骤S1中所述的加热处理的温度为920~950℃。
3.根据权利要求1所述一种Fe-Si合金钢材用等温正火工艺，其特征在于，步骤S1中所述的保温处理的时间为1~2h。
4.根据权利要求1所述一种Fe-Si合金钢材用等温正火工艺，其特征在于，步骤S1中所述的磁场处理是通过调节电流电压来恒定磁场强度的，磁场的功率为1200~1500W。
5.根据权利要求1所述一种Fe-Si合金钢材用等温正火工艺，其特征在于，步骤S2中所述的速冷处理的时间10~12min。
6.根据权利要求1所述一种Fe-Si合金钢材用等温正火工艺，其特征在于，步骤S2中所述的速冷处理时控制液氮罐内的超声波频率为30~50kHz。
7.根据权利要求1所述一种Fe-Si合金钢材用等温正火工艺，其特征在于，步骤S3中所述的等温处理的温度为680~690℃，等温处理的时间为3~4h。
8.根据权利要求1所述一种Fe-Si合金钢材用等温正火工艺，其特征在于，步骤S1中所述的加热箱、步骤S3所述的回火炉和等温箱体，都需要提前预热到特定的处理温度。
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