CN114606369A - 一种20CrMnMo锻件等温正火预备热处理方法 - Google Patents

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CN114606369A CN202210239156.XA CN202210239156A CN114606369A CN 114606369 A CN114606369 A CN 114606369A CN 202210239156 A CN202210239156 A CN 202210239156A CN 114606369 A CN114606369 A CN 114606369A
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20crmnmo
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张维
李沛海
罗正章
艾明平
向小琴
彭必胜
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Abstract

本发明公开了一种20CrMnMo锻件等温正火预备热处理方法，包括以下步骤：S1：零件入炉，先升温后保温，保温结束关闭炉内加热系统；S2：将零件移出炉空冷至
Figure DDA0003543595100000011
后将零件返回炉内放置一段时间；S3：重复S2的操作，使S2的总操作次数不少于2次；S4：将零件移出炉并空冷至
Figure DDA0003543595100000012
再将零件放入炉内随炉冷至
Figure DDA0003543595100000013
S5：炉内升温至第一设定温度，后在炉内进行保温；S6：关闭炉内加热系统，工件炉冷至第二设定温度后，将零件移出炉空冷。采用本发明，通过依次对20CrMnMo锻件进行S1‑S6的热处理，使得热处理后的20CrMnMo锻件满足所需的显微组织和硬度要求，此处不需使用等温正火生产线，采用常规的台车炉即可进行热处理操作，节约了生产成本，且热处理过程中工艺参数控制方便。

Description

一种20CrMnMo锻件等温正火预备热处理方法
技术领域
本发明涉及一种锻件热处理方法，特别是一种20CrMnMo锻件等温正火预备热处理方法。
背景技术
20CrMnMo锻件被广泛应用于齿轮轴、齿轮、销轴等零件中，要求具有良好的综合力学性能和组织稳定性，所以对其预备热处理要求特别高，一般要求为预备热处理后实际晶粒度≥5级(GB/T6394)；金相组织级别满足1～2级(GB/T13320)；带状组织≤2级(GB/T13299)；硬度值140～200HB(GB/T231.1)。
现有20CrMnMo锻件一般采用正火+回火的方式进行预备热处理，获得的组织一般为粒状贝氏体(B)或铁素体(F)+珠光体(P)+粒状贝氏体(B)，硬度一般在250～320HB，组织甚至出现混晶，带状组织等缺陷，导致其金相组织和硬度不符合技术要求，严重影响后续机械加工和热处理力学性能。
为了满足技术要求，20CrMnMo锻件一般等温正火线(设备)中采用等温正火工艺进行预备热处理，但等温正火生产线造价高，占地面积大，工艺设置参数难控制，一般工厂都未配置该生产线，给20CrMnMo锻件预备热处理带来很大的难度。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有技术中20CrMnMo锻件热处理时，等温正火生产线造价高的问题，提供一种无需使用等温正火生产线的20CrMnMo锻件等温正火预备热处理方法。
为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
一种20CrMnMo锻件等温正火预备热处理方法，包括以下步骤：
S1：零件入炉，先升温后保温，保温结束关闭炉内加热系统；
S2：将零件移出炉空冷至
Figure BDA0003543595080000021
后将零件返回炉内放置一段时间；
S3：重复S2的操作，使S2的总操作次数不少于2次；
S4：将零件移出炉并空冷至
Figure BDA0003543595080000022
再将零件放入炉内随炉冷至
Figure BDA0003543595080000023
S5：炉内升温至第一设定温度，后在炉内进行保温；
S6：关闭炉内加热系统，工件炉冷至第二设定温度后，将零件移出炉空冷。
采用上述技术方案的本发明，通过依次对20CrMnMo锻件进行S1-S6的热处理，使得热处理后的20CrMnMo锻件满足所需的显微组织和硬度要求，此处不需使用等温正火生产线，采用常规的台车炉即可进行热处理操作，有效节约了生产的成本，减少了占地面积，且热处理过程中工艺参数控制方便。
进一步地，在S1中，零件以≤200℃/h的速度升温至
Figure BDA0003543595080000024
合理控制升温速度并选定升至的温度；20CrMnMo为渗碳钢，一般加工流程为：锻造→正火→加工→渗碳→高温回火→热处理→精加工，渗碳温度一般为930℃，为了在渗碳前完全消除材料缺陷，一般正火温度不低于渗碳温度，但温度越高，冷却时温差越大，零件冷却速度越快，对材料组织不利，因而选择正火温度为930℃。
进一步地，零件的升温速度为(150～200)℃/h。升温速度太慢会降低热处理效率，而太快会使得工件易变形。
进一步地，保温时间与零件厚度存在关联，零件厚度为Amm，
在S1中，保温时间为：((0～10)+(1.5～2)A)min；
在S5中，保温时间为：((20～60)+2A)min。通过实验得到两个保温时长选定公式，足够的保温时间，使得零件的内部组织更加均匀，利于得到设定的零件内部组织。
进一步地，在S2中，零件返回炉内的放置时间为：(6～8)min。零件返回炉内，由于零件处于炉内的封闭空间，由于零件的心部温度高于表面，因而零件的外表温度会逐渐升高，此时零件心部和外表的温差将会降低。
进一步地，在S3中，S2的总操作次数为2次。S2的总操作次数根据零件的具体情况可以进行相应的调整。
进一步地，在S5中，第一设定温度为
Figure BDA0003543595080000031
零件的升温速度≤200℃/h。回火温度的高低，会对材料的硬度产生影响，而硬度大小直接影响零件的切削加工性能，对于20CrMnMo此类材料在600-650℃回火能获得较好的切削加工硬度；同时，在此温度保持一段时间可使得奥氏体组织均匀地转变为铁素体和珠光体组织，以获得良好的切削加工性能和力学性能。
进一步地，在S6中，第二设定温度≤500℃。受20CrMnMo材料合金元素影响，为避免生成贝氏体，所以炉冷至500℃。
进一步地，零件通过垫铁放置在台车炉内，垫铁高度不低于100mm，零件间距不小于30mm。通过垫铁将零件放置在台车炉内，避免零件直接接触台车炉内，避免零件局部过热；零件间保持适当的间距，便于零件均匀受热。
进一步地，零件装在台车炉内，炉膛加热时开启炉内风扇。风扇使得炉内温度均匀，减少温度不均现象。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
通过依次对20CrMnMo锻件进行S1-S6的热处理，使得热处理后的20CrMnMo锻件满足所需的显微组织和硬度要求，此处不需使用等温正火生产线，采用常规的台车炉即可进行热处理操作，有效节约了生产的成本，减少了占地面积，且热处理过程中工艺参数控制方便。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
在附图中：
图1示出了本发明20CrMnMo锻件等温正火预备热处理方法一种实施例的示意图。
具体实施方式
需要指出的是，除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
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。
一种20CrMnMo锻件等温正火预备热处理方法，包括以下步骤：
S1：零件入炉，先升温后保温，保温结束关闭炉内加热系统；
S2：将零件移出炉空冷至
Figure BDA0003543595080000041
后将零件返回炉内放置一段时间；
S3：重复S2的操作，使S2的总操作次数不少于2次；
S4：将零件移出炉并空冷至
Figure BDA0003543595080000042
再将零件放入炉内随炉冷至
Figure BDA0003543595080000043
S5：炉内升温至第一设定温度，后在炉内进行保温；
S6：关闭炉内加热系统，工件炉冷至第二设定温度后，将零件移出炉空冷。
采用上述技术方案的本发明，通过依次对20CrMnMo锻件进行S1-S6的热处理，使得热处理后的20CrMnMo锻件满足所需的显微组织和硬度要求，此处不需使用等温正火生产线，采用常规的台车炉即可进行热处理操作，有效节约了生产的成本，减少了占地面积，且热处理过程中工艺参数控制方便。
优选的，在S1中，零件以≤200℃/h的速度升温至
Figure BDA0003543595080000044
合理控制升温速度并选定升至的温度；20CrMnMo为渗碳钢，一般加工流程为：锻造→正火→加工→渗碳→高温回火→热处理→精加工，渗碳温度一般为930℃，为了在渗碳前完全消除材料缺陷，一般正火温度不低于渗碳温度，但温度越高，冷却时温差越大，零件冷却速度越快，对材料组织不利，因而选择正火温度为930℃。
优选的，零件的升温速度为(150～200)℃/h。升温速度太慢会降低热处理效率，而太快会使得工件易变形。
优选的，保温时间与零件厚度存在关联，零件厚度为Amm，
在S1中，保温时间为：((0～10)+(1.5～2)A)min；
在S5中，保温时间为：((20～60)+2A)min。通过实验得到两个保温时长选定公式，足够的保温时间，使得零件的内部组织更加均匀，利于得到设定的零件内部组织。
优选的，在S2中，零件返回炉内的放置时间为：(6～8)min。零件返回炉内，由于零件处于炉内的封闭空间，由于零件的心部温度高于表面，因而零件的外表温度会逐渐升高，此时零件心部和外表的温差将会降低。
优选的，在S3中，S2的总操作次数为2次。S2的总操作次数根据零件的具体情况可以进行相应的调整。
优选的，在S5中，第一设定温度为
Figure BDA0003543595080000051
零件的升温速度≤200℃/h。回火温度的高低，会对材料的硬度产生影响，而硬度大小直接影响零件的切削加工性能，对于20CrMnMo此类材料在600-650℃回火能获得较好的切削加工硬度；同时，在此温度保持一段时间可使得奥氏体组织均匀地转变为铁素体和珠光体组织，以获得良好的切削加工性能和力学性能。
优选的，在S6中，第二设定温度≤500℃。受20CrMnMo材料合金元素影响，为避免生成贝氏体，所以炉冷至500℃。
优选的，零件通过垫铁放置在台车炉内，垫铁高度不低于100mm，零件间距不小于30mm。通过垫铁将零件放置在台车炉内，避免零件直接接触台车炉内，避免零件局部过热；零件间保持适当的间距，便于零件均匀受热。
优选的，零件装在台车炉内，炉膛加热时开启炉内风扇。风扇使得炉内温度均匀，减少温度不均现象。
在S2中，选定出炉空冷温度为
Figure BDA0003543595080000061
是根据20CrMnMo材料冷却曲线制定的，冷却温度若高于
Figure BDA0003543595080000062
两相区冷却速度相对过慢，不利于切断组织遗传，低于
Figure BDA0003543595080000063
容易生成贝氏体组织。选择
Figure BDA0003543595080000064
冷却，是为了获得更好的组织。保温后冷却至“S”鼻尖温度，“S”鼻尖温度是奥氏体转变为铁素体和珠光体的温度，一般为500℃-650℃，并在此温度保持一段时间使得奥氏体组织均匀地转变为铁素体和珠光体组织，然后冷却至室温，以获得良好的切削加工性能和力学性能。
如图1为本发明的一个实施例，在S2-S3中，零件先出炉空冷，后返回炉内均温，出炉次数为3次，最后一次出炉后回炉冷却至
Figure BDA0003543595080000065
再进行后续的操作。
本发明的范围并非由上述描述的实施方式来限定，而是由所附的权利要求书及其等价物来限定。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种20CrMnMo锻件等温正火预备热处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：零件入炉，先升温后保温，保温结束关闭炉内加热系统；
S2：将零件移出炉空冷至
Figure FDA0003543595070000011
后将零件返回炉内放置一段时间；
S3：重复S2的操作，使S2的总操作次数不少于2次；
S4：将零件移出炉并空冷至
Figure FDA0003543595070000012
再将零件放入炉内随炉冷至
Figure FDA0003543595070000013
S5：炉内升温至第一设定温度，后在炉内进行保温；
S6：关闭炉内加热系统，工件炉冷至第二设定温度后，将零件移出炉空冷。
2.根据权利要求1所述的20CrMnMo锻件等温正火预备热处理方法，其特征在于，在S1中，零件以≤200℃/h的速度升温至
Figure FDA0003543595070000015
3.根据权利要求2所述的20CrMnMo锻件等温正火预备热处理方法，其特征在于，零件的升温速度为(150～200)℃/h。
4.根据权利要求1所述的20CrMnMo锻件等温正火预备热处理方法，其特征在于，保温时间与零件厚度存在关联，零件厚度为Amm，
在S1中，保温时间为：((0～10)+(1.5～2)A)min；
在S5中，保温时间为：((20～60)+2A)min。
5.根据权利要求1所述的20CrMnMo锻件等温正火预备热处理方法，其特征在于，在S2中，零件返回炉内的放置时间为：(6～8)min。
6.根据权利要求1所述的20CrMnMo锻件等温正火预备热处理方法，其特征在于，在S3中，S2的总操作次数为2次。
7.根据权利要求1所述的20CrMnMo锻件等温正火预备热处理方法，其特征在于，在S5中，第一设定温度为
Figure FDA0003543595070000014
零件的升温速度≤200℃/h。
8.根据权利要求1所述的20CrMnMo锻件等温正火预备热处理方法，其特征在于，在S6中，第二设定温度≤500℃。
9.根据权利要求1所述的20CrMnMo锻件等温正火预备热处理方法，其特征在于，零件通过垫铁放置在台车炉内，垫铁高度不低于100mm，零件间距不小于30mm。
10.根据权利要求1所述的20CrMnMo锻件等温正火预备热处理方法，其特征在于，零件装在台车炉内，炉膛加热时开启炉内风扇。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN101487077A (zh) * 2009-03-04 2009-07-22 江苏金源锻造股份有限公司 风力发电机用合金渗碳钢齿轮与轴锻件等温正火方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101487077A (zh) * 2009-03-04 2009-07-22 江苏金源锻造股份有限公司 风力发电机用合金渗碳钢齿轮与轴锻件等温正火方法

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