CN115679213B - 控制42CrMo锻件全截面硬度差的热处理工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可控制42CrMo锻件全截面硬度差的热处理工艺，通过化学成分设计及正火均匀化，和回火过程中根据工件内外部C偏析程度及工件规格采用出炉前短时高温阶梯加热的方式，以≤80℃/h升温至600℃~700℃，保温后升温至870℃~900℃保温，按照有效截面1.5‑2h/100mm保温后出炉风冷；以≤80℃/h升温至600℃~700℃，保温后升温至840℃~870℃，保温结束入淬火水槽内冷却，冷却后入回火炉；以≤60℃/h升温至500℃~580℃保温，再以全功率快速升温至较高温度，短时保温结束随炉冷至350℃出炉空冷，使42CrMo锻件热处理后全截面硬度均匀性得到明显改善，满足了用户要求。

Description

控制42CrMo锻件全截面硬度差的热处理工艺

技术领域

本发明属于金属材料热处理技术领域，特别涉及一种控制42CrMo锻件全截面硬度差的的热处理工艺。

背景技术

在实际生产中，由于42CrMo钢种中C元素在工件内外部的偏析及淬火冷却过程中，工件内外部形成的组织差异，造成热处理后工件全截面硬度差较大，尤其工件尺寸越大，这种硬度差就越大，无法满足部分有特殊要求的产品需要。为此，针对外圆直径φ200mm-φ400mm范围的42CrMo锻件，急需一种可以有效控制42CrMo锻件全截面硬度差的热处理工艺。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足而提供一种控制42CrMo锻件全截面硬度差的热处理工艺，从而在调质后可以使外圆直径φ200mm-φ400mm范围的42CrMo锻件的全截面硬度差控制在40HB以内。

为达上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种控制42CrMo锻件全截面硬度差的热处理工艺，具体控制方法如下：

步骤1）、优化化学成分：化学成分按照重量百分比具体控制范围如下：C=0.39～0.44%，Mn=0.65～0.80%，Si=0.17～0.37%，Cr=1.05～1.20%，Mo=0.20～0.25%，S≤0.015%，P≤0.020%；

步骤2）、锻后工件内外部C偏析检测：在工件冒口端切取一个厚度20mm的试片，在工件外表面及中心各取一个样检测确定工件内外部C偏析值；

步骤3）、以≤80℃/h的升温速度升温至600℃~700℃，保温2h~4h后，以全功率快速升温至870℃~900℃进行保温，按照有效截面1.5-2h/100mm计算进行保温，保温结束出炉风冷；

步骤4）、以≤80℃/h的升温速度升温至600℃~700℃，保温2h~4h后，以全功率快速升温至840℃~870℃进行保温，按照有效截面1.5-2h/100mm计算进行保温，保温结束出炉，入淬火水槽内进行冷却，冷却结束后入回火炉；

步骤5）、入炉温度≤350℃，以≤60℃/h的升温速度升温至500℃~580℃进行保温，按照有效截面3-4h/100mm计算进行保温，保温结束以全功率快速升温，加热温度按以下方法进行设计：工件内外部C偏析≤0.02%，在前次加热温度的基础上加10℃~30℃；工件内外部C偏析0.03%~0.05%，在前次加热温度的基础上加40℃~60℃；保温时间按以下方法进行设计：直径≥280mm的工件保温35-50min；直径280mm以下的工件保温20-35min；保温结束随炉冷至350℃出炉空冷。

本工艺适用于外圆直径φ200mm-φ400mm范围的42CrMo锻件，按本工艺生产的42CrMo锻件，全截面硬度差由原来的50HB-70HB改善到40HB以内。

本发明工艺与现有技术相比，本发明提供了一种可以有效控制42CrMo锻件全截面硬度差的热处理工艺，具有下述优点：

1、通过化学成分设计，提高42CrMo锻件的淬透性，促使回火后全截面硬度均匀。

2、工件在淬火前进行正火，进一步均匀成分及组织，促使回火后全截面硬度均匀。

3、在回火过程中，采用出炉前短时高温阶梯加热的方式，并根据工件内外部C偏析程度及工件规格设计高温加热温度及保温时间，同时通过随炉冷降低工件表面冷却速度，达到在保证心部硬度不变的情况下适当降低表面硬度的目的。

按本发明生产的42CrMo锻件，全截面硬度均匀性明显改善，全截面硬度差由原来的50HB-70HB改善到40HB以内，满足了用户要求。

附图说明

图1为本发明的控制42CrMo锻件全截面硬度差的热处理工艺示意图。

具体实施方式

实施例1：一种控制42CrMo锻件全截面硬度差的热处理工艺：

钢 种：42CrMo；规格：Φ226*7200；

具体热处理工艺如下：

步骤1）、优化化学成分，工件实测化学成分重量百分比具体如下：C=0.42%，Mn=0.72%，Si=0.30%，Cr=1.10%，Mo=0.22%，S=0.005%，P=0.012%；

步骤2）、锻后工件内外部C偏析检测：在工件冒口端切取一个厚度20mm的试片，在工件外表面及中心各取一个样检测确定工件内外部C偏析值为0.02%；

步骤3）以≤80℃/h的升温速度升温至600℃~700℃，保温2h后，以全功率快速升温至870℃~900℃进行保温，保温4h后出炉风冷；

步骤4）以≤80℃/h的升温速度升温至600℃~700℃，保温2h后，以全功率快速升温至840℃~870℃进行保温，保温4h后出炉，入淬火水槽内进行冷却，冷却结束后入回火炉；

步骤5）、入炉温度≤350℃，以≤60℃/h的升温速度升温至540℃~570℃进行保温，保温8h后，以全功率快速升温至560℃~590℃保温30min后随炉冷至350℃出炉空冷。

按照上述热处理工艺生产后，42CrMo锻件全截面硬度差满足了用户控制在40HB以内的要求。

按照上述热处理工艺生产后，全截面硬度检测结果如表1所示：

表1 检测结果

通过本发明一种可以有效控制42CrMo锻件全截面硬度差的热处理工艺生产后，全截面硬度检测结果满足要求。

实施例2：一种控制42CrMo锻件全截面硬度差的热处理工艺：

钢 种：42CrMo；规格：Φ337*7800。

具体热处理工艺如下：

步骤1）优化化学成分，工件实测化学成分重量百分比具体如下：C=0.43%，Mn=0.74%，Si=0.28%，Cr=1.13%，Mo=0.21%，S=0.003%，P=0.011%；

步骤2）、锻后工件内外部C偏析检测：在工件冒口端切取一个厚度20mm的试片，在工件外表面及中心各取一个样检测确定工件内外部C偏析值为0.04%；

步骤3）、以≤80℃/h的升温速度升温至600℃~700℃，保温3h后，以全功率快速升温至870℃~900℃进行保温，保温6h后出炉风冷。

步骤4）、以≤80℃/h的升温速度升温至600℃~700℃，保温3h后，以全功率快速升温至840℃~870℃进行保温，保温6h后出炉，入淬火水槽内进行冷却，冷却结束后入回火炉。

步骤5）入炉温度≤350℃，以≤60℃/h的升温速度升温至510℃~540℃进行保温，保温12h后，以全功率快速升温至560℃~590℃保温45min后随炉冷至350℃出炉空冷。

按照上述热处理工艺生产后，42CrMo锻件全截面硬度差满足了用户控制在40HB以内的要求。

按照上述热处理工艺生产后，全截面硬度检测结果如表1所示：

表1 检测结果

通过本发明一种可以有效控制42CrMo锻件全截面硬度差的热处理工艺生产后，全截面硬度检测结果满足要求。

Claims (1)

1.一种控制42CrMo锻件全截面硬度差的热处理工艺，其特征在于，具体控制方法如下：

步骤1）、优化化学成分：化学成分按照重量百分比具体控制范围如下：C=0.39～0.44%，Mn=0.65～0.80%，Si=0.17～0.37%，Cr=1.05～1.20%，Mo=0.20～0.25%，S≤0.015%，P≤0.020%；

步骤2）、锻后工件内外部C偏析检测：在工件冒口端切取一个厚度20mm的试片，在工件外表面及中心各取一个样检测确定工件内外部C偏析值；

步骤3）、以≤80℃/h的升温速度升温至600℃~700℃，保温2h~4h后，以全功率快速升温至870℃~900℃进行保温，按照有效截面1.5-2h/100mm计算进行保温，保温结束出炉风冷；

步骤4）、以≤80℃/h的升温速度升温至600℃~700℃，保温2h~4h后，以全功率快速升温至840℃~870℃进行保温，按照有效截面1.5-2h/100mm计算进行保温，保温结束出炉，入淬火水槽内进行冷却，冷却结束后入回火炉；

步骤5）、入炉温度≤350℃，以≤60℃/h的升温速度升温至500℃~580℃进行保温，按照有效截面3-4h/100mm计算进行保温，保温结束以全功率快速升温，加热温度按以下方法进行设计：工件内外部C偏析≤0.02%，在前次加热温度的基础上加10℃~30℃；工件内外部C偏析0.03%~0.05%，在前次加热温度的基础上加40℃~60℃；保温时间按以下方法进行设计：直径≥280mm的工件保温35-50min；直径280mm以下的工件保温20-35min；保温结束随炉冷至350℃出炉空冷。