CN114480797A - 一种用GCr15钢生产针织机三角的热处理工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种用GCr15钢生产针织机三角的热处理工艺方法，包括以下步骤：步骤S1：将GCr15钢进行球化退火，降低硬度以便切削加工；步骤S2：将球化退火后的GCr15钢进行切削加工，得到GCr15针织机三角；步骤S3：将GCr15针织机三角放入热处理炉，加热到完全奥氏体温度进行保温；步骤S4：将奥氏体化的GCr15针织机三角快速冷却到稍低于Ms温度的硝盐浴中等温保持一段时间；步骤S5：将等温处理后的GCr15针织机三角进行空冷；步骤S6：将冷却至常温的GCr15针织机三角进行低温回火处理。本发明制成的三角韧性高、耐热性及耐磨性强，从而提高三角的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及针织机技术领域，特别涉及一种用GCr15钢生产针织机三角的热处理工艺方法。
背景技术
三角是针织大圆机上织针的运行轨道，而织针是高速低载运动的零件，三角要在高速低载的环境下使用，必须有高的耐磨性、高的抗冲击韧性和一定的耐热性。
国内外关于针织机三角的应用材料及其热处理工艺的专利和文献很少，不能给针织机三角的发展提供数据支撑。目前，国内外针织大圆机上三角的材料大多是Cr12MoV，它是高合金钢材料，而Cr12MoV一般用于重载材料，使用Cr12MoV材料制成的三角的韧性不足，导致耐磨性不够高，其在高速低载的环境下使用时，使用寿命不够长，且合金元素含量高，生产成本高。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。为此，本发明的目的在于提出一种用GCr15钢生产针织机三角的热处理工艺方法，其制成的三角韧性高、耐热性及耐磨性强，从而提高三角的使用寿命。
为达到上述目的，本发明实施例提出了一种用GCr15钢生产针织机三角的热处理工艺方法，包括以下步骤：
步骤S1：将GCr15钢进行球化退火，降低硬度以便切削加工；
步骤S2：将球化退火后的GCr15钢进行切削加工，得到GCr15针织机三角；
步骤S3：将GCr15针织机三角放入热处理炉，加热到完全奥氏体温度进行保温；
步骤S4：将奥氏体化的GCr15针织机三角快速冷却到稍低于Ms温度的硝盐浴中等温保持一段时间；
步骤S5：将等温处理后的GCr15针织机三角进行空冷；
步骤S6：将冷却至常温的GCr15针织机三角进行低温回火处理。
根据本发明实施例的一种用GCr15钢生产针织机三角的热处理工艺方法，制做三角时，将GCr15针织机三角放入热处理炉，加热到完全奥氏体温度进行保温，将奥氏体化的GCr15针织机三角快速冷却到稍低于Ms温度的硝盐浴中等温保持一段时间；将等温处理后的GCr15针织机三角进行空冷；将冷却至常温的GCr15针织机三角进行低温回火处理。以稍低于Ms温度可以形成少量马氏体组织和贝氏体组织和大量残余奥氏体，回火时残余奥氏体析出大量颗粒碳化物增强耐磨性，同时又有适量的残余奥氏体保证韧性和耐热性。因此，本发明制成的三角韧性高、耐热性及耐磨性强，从而提高三角的使用寿命。
另外，根据本发明上述实施例提出的一种用GCr15钢生产针织机三角的热处理工艺方法，还可以具有如下附加的技术特征：
进一步，步骤S1中，先将GCr15钢进行升温，然后进行退火，再进行保温后冷却。
进一步，GCr15钢的升温速率为10-15℃/min，球化退火温度为760-780℃，保温时间为100min-120min，随炉冷却至550℃后空冷。
进一步，步骤S3中，热处理炉的升温速率为10-15℃/min，奥氏体温度为840℃-880℃，保温时间为20min-25min。
进一步，步骤S4中，硝盐浴温度为210℃-230℃，保温时间为40min-60min。
进一步，步骤S6中，回火温度为160℃-190℃，保温时间为100min-120min，冷却方式为随炉冷却。
本发明的有益效果在于：
(1)使用了GCr15作为针织机三角的材料，相比于Cr12MoV节省材料、更便宜、绿化环保和适合织针的高速低载的特性。
(2)采用了等温淬火工艺，相比于传统的等温淬火，以稍低于Ms温度等温淬火可以形成少量马氏体组织、贝氏体组织、大量残余奥氏体和少量碳化物，回火时残余奥氏体析出大量颗粒碳化物，形成回火马氏体、贝氏体、适量的残余奥氏体和碳化物，而回火马氏体、贝氏体和碳化物可以使材料具有高硬度和高耐磨，适量的奥氏体增加材料的耐热性和韧性，这些组织让GCr15针织机三角具有高硬度、高耐磨、高耐热和高韧性的性质。
附图说明
图1为根据本发明实施例的用GCr15钢生产针织机三角的热处理工艺方法的流程图；
图2为实施例二的GCr15针织机三角回火前组织形貌的结构示意图；
图3是实施例二的GCr15针织机三角回火后组织形貌的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
如图1所示，本发明实施例的一种用GCr15钢生产针织机三角的热处理工艺方法，包括以下步骤：
步骤S1：将GCr15钢进行球化退火，降低硬度以便切削加工。球化退火是使钢中碳化物球化而进行的退火，得到在铁素体基体上均匀分布的球状或颗粒状碳化物的组织。
步骤S2：将球化退火后的GCr15钢进行切削加工，得到GCr15针织机三角。
步骤S3：将GCr15针织机三角放入热处理炉，加热到完全奥氏体温度进行保温。本示例中，步骤S3中的热处理炉的升温速率为10-15℃/min，奥氏体温度为840℃-880°C，保温时间为20min-25min。奥氏体是钢铁的一种层片状的显微组织，通常是γ-Fe中固溶少量碳的无磁性固溶体。奥氏体塑性很好，强度较低，具有一定韧性，不具有铁磁性。奥氏体因为是面心立方，四面体间隙较大，可以容纳更多的碳。奥氏体化是指将钢加热至临界点以上使形成奥氏体的金属热处理过程，加热的工件，使温度达到共析温度以上，使常温下的铁素体和渗碳体再转变回奥氏体。将GCr15针织机三角放入热处理炉加热到完全奥氏体温度后，GCr15针织机三角的塑性较好，且具有一定的韧性。
热处理炉的升温速率为10-15℃/min，使得升温的速度较快，同时，奥氏体温度为840℃-880℃，保温时间为20min-25min，使得碳和合金元素溶入奥氏体中，冷却后残留的奥氏体较多，使得GCr15针织机三角的塑性较好，具有一定的韧性。
步骤S4：将奥氏体化的GCr15针织机三角快速冷却到稍低于Ms温度的硝盐浴中等温保持一段时间。其中，步骤S4中，硝盐浴温度为210℃-230℃，保温时间为40min-60min。Ms是martensite start的缩写，指的是马氏体转变的起始温度，是奥氏体和马氏体两相自由能之差达到相变所需的最小驱动力(临界驱动力)时的温度。以稍低于Ms温度等温淬火可以形成少量马氏体组织、贝氏体组织、大量残余奥氏体和少量碳化物，回火时残余奥氏体析出大量颗粒碳化物，形成回火马氏体、贝氏体、适量的残余奥氏体和碳化物，而回火马氏体、贝氏体和碳化物可以使材料具有高硬度和高耐磨，适量的奥氏体增加材料的耐热性和韧性，这些组织让GCr15针织机三角具有高硬度、高耐磨、高耐热和高韧性的性质。
步骤S5：将等温处理后的GCr15针织机三角进行空冷。
步骤S6：将冷却至常温的GCr15针织机三角进行低温回火处理。在步骤S6中，回火温度为160℃-190℃，保温时间为100min-120min，冷却方式为随炉冷却。
在制做三角时，将GCr15针织机三角放入热处理炉，加热到完全奥氏体温度进行保温，将奥氏体化的GCr15针织机三角快速冷却到稍低于Ms温度的硝盐浴中等温保持一段时间；将等温处理后的GCr15针织机三角进行空冷；将冷却至常温的GCr15针织机三角进行低温回火处理。以稍低于Ms温度可以形成少量马氏体组织和贝氏体组织和大量残余奥氏体，回火时残余奥氏体析出大量颗粒碳化物增强耐磨性，同时又有适量的残余奥氏体保证韧性和耐热性。因此，本发明制成的三角韧性高、耐热性及耐磨性强，从而提高三角的使用寿命。
可选地，步骤S1中，先将GCr15钢进行升温，然后进行退火，再进行保温后冷却。其中，GCr15钢的升温速率为10-15℃/min，球化退火温度为760-780℃，保温时间为100min-120min，随炉冷却至550℃后空冷。
传统的球化退火是将钢加热到Ac1以上20-30℃，保温一段时间，然后缓慢冷却到略低于Ac1的温度，并停留一段时间，使组织转变完成，得到在铁素体基体上均匀分布的球状或颗粒状碳化物的组织。而本发明中的球化退火温度为760-780℃，通过极大提高了球化退火温度，并且升温速率为10-15℃/min，保温时间为100min-120min，能够使GCr15钢的硬度降低而便于削切，且还能提高机械韧性，改善工件切削性能，提高耐磨性和使用寿命。同时，可使球化组织均匀，并能严格地控制退火后的硬度，缩短球化退火的周期，提高效率。
本发明的有益效果在于：
(1)使用了GCr15作为针织机三角的材料，相比于Cr12MoV节省材料、更便宜、绿化环保和适合织针的高速低载的特性。
(2)采用了等温淬火工艺，相比于传统的等温淬火，以稍低于Ms温度等温淬火可以形成少量马氏体组织、贝氏体组织、大量残余奥氏体和少量碳化物，回火时残余奥氏体析出大量颗粒碳化物，形成回火马氏体、贝氏体、适量的残余奥氏体和碳化物，而回火马氏体、贝氏体和碳化物可以使材料具有高硬度和高耐磨，适量的奥氏体增加材料的耐热性和韧性，这些组织让GCr15针织机三角具有高硬度、高耐磨、高耐热和高韧性的性质。
实施例一
实施例一公开一种用GCr15钢生产针织机三角的热处理工艺方法，包括以下步骤：
步骤S1：将GCr15钢以10℃/min升温速率加热到760℃，保温120min，随炉冷却至550℃后空冷；
步骤S2：将球化退火后的GCr15钢切削加工，得到GCr15针织机三角；
步骤S3：将GCr15针织机三角以15℃/min的升温速率加热到860℃，保温25min；
步骤S4：将GCr15针织机三角快速冷却到230℃附近，并将其放入230℃硝盐浴中等温保持60min；
步骤S5：将GCr15针织机三角置于常温进行空冷；
步骤S6：将GCr15针织机三角以10℃/min升温速率加热到190℃，保温100min，之后随炉冷却。
实施例一采用了等温淬火工艺，相比于传统的等温淬火，以稍低于Ms温度等温淬火可以形成少量马氏体组织、贝氏体组织、大量残余奥氏体和少量碳化物，回火时残余奥氏体析出大量颗粒碳化物，形成回火马氏体、贝氏体、适量的残余奥氏体和碳化物，而回火马氏体、贝氏体和碳化物可以使材料具有高硬度和高耐磨，适量的奥氏体增加材料的耐热性和韧性，这些组织让GCr15针织机三角具有高硬度、高耐磨、高耐热和高韧性的性质。
实施例二
实施例二公开另一种用GCr15钢生产针织机三角的热处理工艺方法，包括以下步骤：
步骤S1：将GCr15钢以15℃/min升温速率加热到780℃，保温100min，随炉冷却至550℃后空冷；
步骤S2：将球化退火后的GCr15钢切削加工，得到GCr15针织机三角；
步骤S3：将GCr15针织机三角以10℃/min的升温速率加热到840℃，保温20min；
步骤S4：将GCr15针织机三角快速冷却到210℃附近，并将其放入210℃硝盐浴中等温保持40min；
步骤S5：将GCr15针织机三角置于常温进行空冷；
步骤S6：将GCr15针织机三角以10℃/min升温速率加热到160℃，保温120min，之后随炉冷却。
实施例二采用了等温淬火工艺，相比于传统的等温淬火，以稍低于Ms温度等温淬火可以形成少量马氏体组织、贝氏体组织、大量残余奥氏体和少量碳化物，回火时残余奥氏体析出大量颗粒碳化物，形成回火马氏体、贝氏体、适量的残余奥氏体和碳化物，而回火马氏体、贝氏体和碳化物可以使材料具有高硬度和高耐磨，适量的奥氏体增加材料的耐热性和韧性，这些组织让GCr15针织机三角具有高硬度、高耐磨、高耐热和高韧性的性质。
如图2和图3所示，图2为实施例二的GCr15针织机三角回火前组织形貌的结构示意图，图2是在1000倍金相显微镜下观察所得到的GCr15针织机三角回火前组织形貌的结构示意图。图3是实施例二的GCr15针织机三角回火后组织形貌的结构示意图，图3是在4000倍扫描电镜组织观察所得到的GCr15针织机三角回火后组织形貌的结构示意图，经测试，分析得出回火后马氏体和贝氏体占60-70％，碳化物占15-25％，奥氏体占10-20％，硬度600HV。GCr15针织机三角具有较高的硬度，回火马氏体、贝氏体和碳化物可以使材料具有高硬度和高耐磨，适量的奥氏体增加材料的耐热性和韧性，这些组织让GCr15针织机三角具有高硬度、高耐磨、高耐热和高韧性的性质。
实施例三
实施例三公开再一种用GCr15钢生产针织机三角的热处理工艺方法，包括以下步骤：
步骤S1：将GCr15钢以12℃/min升温速率加热到770℃，保温110min，随炉冷却至550℃后空冷；
步骤S2：将球化退火后的GCr15钢切削加工，得到GCr15针织机三角；
步骤S3：将GCr15针织机三角以12℃/min的升温速率加热到880℃，保温22min；
步骤S4：将GCr15针织机三角快速冷却到220℃附近，并将其放入220℃硝盐浴中等温保持50min；
步骤S5：将GCr15针织机三角置于常温进行空冷；
步骤S6：将GCr15针织机三角以12℃/min升温速率加热到170℃，保温110min，之后随炉冷却。
实施例三采用了等温淬火工艺，相比于传统的等温淬火，以稍低于Ms温度等温淬火可以形成少量马氏体组织、贝氏体组织、大量残余奥氏体和少量碳化物，回火时残余奥氏体析出大量颗粒碳化物，形成回火马氏体、贝氏体、适量的残余奥氏体和碳化物，而回火马氏体、贝氏体和碳化物可以使材料具有高硬度和高耐磨，适量的奥氏体增加材料的耐热性和韧性，这些组织让GCr15针织机三角具有高硬度、高耐磨、高耐热和高韧性的性质。
上述实施例和图式并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。
Claims (6)
1.一种用GCr15钢生产针织机三角的热处理工艺方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤S1：将GCr15钢进行球化退火，降低硬度以便切削加工；
步骤S2：将球化退火后的GCr15钢进行切削加工，得到GCr15针织机三角；
步骤S3：将GCr15针织机三角放入热处理炉，加热到完全奥氏体温度进行保温；
步骤S4：将奥氏体化的GCr15针织机三角快速冷却到稍低于Ms温度的硝盐浴中等温保持一段时间；
步骤S5：将等温处理后的GCr15针织机三角进行空冷；
步骤S6：将冷却至常温的GCr15针织机三角进行低温回火处理。
2.如权利要求1所述的用GCr15钢生产针织机三角的热处理工艺方法，其特征在于：步骤S1中，先将GCr15钢进行升温，然后进行退火，再进行保温后冷却。
3.如权利要求1所述的用GCr15钢生产针织机三角的热处理工艺方法，其特征在于：GCr15钢的升温速率为10-15℃/min，球化退火温度为760-780℃，保温时间为100min-120min，随炉冷却至550℃后空冷。
4.如权利要求1所述的用GCr15钢生产针织机三角的热处理工艺方法，其特征在于：步骤S3中，热处理炉的升温速率为10-15℃/min，奥氏体化温度为840℃-880℃，保温时间为20min-25min。
5.如权利要求1所述的用GCr15钢生产针织机三角的热处理工艺方法，其特征在于：步骤S4中，硝盐浴温度为210℃-230℃，保温时间为40min-60min。
6.如权利要求1所述的用GCr15钢生产针织机三角的热处理工艺方法，其特征在于：步骤S6中，回火温度为160℃-190℃，保温时间为100min-120min，冷却方式为随炉冷却。
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