CN115747424A - 一种42CrNiMo6材料深冷处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种42CrNiMo6材料深冷处理工艺，包括如下步骤：正火处理：正火处理温度为870～900℃，加热速度为70～100℃/h；淬火处理：淬火处理温度为840～860℃，加热速度为70～100℃/h；回火处理：回火处理温度为550～610℃，加热速度为50～70℃/h；深冷处理：深冷处理温度为‑110℃～‑196℃，冷却速度为50～70℃/h；消应力处理：消应力处理温度为100～130℃。本发明提供的一种42CrNiMo6材料深冷处理工艺，能够提高42CrNiMo6材料的承载能力和低温冲击韧性，以及42CrNiMo6材料的工件的尺寸稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及钢的热处理技术领域，特别涉及一种42CrNiMo6材料深冷处理工艺。
背景技术
42CrNiMo6材料是一种中碳铬钼镍合金结构钢，具有较高的强度、韧性和淬透性。广泛应用于透平机械的高负荷、大截面的轴类以及高强度紧固件类等承受较大冲击载荷的重要零部件。
为了充分发挥42CrNiMo6材料综合力学性能，42CrNiMo6材料通常在调质状态下使用。虽然42CrNiMo6材料的零部件经过调质处理后，强度增强，但若42CrNiMo6材料的零部件在低温工况下服役时，不仅要求材料具有较高的强度，同时对材料的低温冲击韧性也有较高要求。
因此，为了提高42CrNiMo6材料低温工况下的冲击韧性，当前亟需开发一种新的42CrNiMo6材料处理方法，在保证42CrNiMo6材料能够在低温工况下具有较高的强度和较高的韧性，以能够提高42CrNiMo6材料的零部件的承载能力和低温冲击韧性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能够提高承载能力和低温冲击韧性的42CrNiMo6材料深冷处理工艺。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种42CrNiMo6材料深冷处理工艺，包括如下步骤：
正火处理：正火处理温度为870～900℃，加热速度为70～100℃/h，保温时间为有效厚度/33～40mm小时，然后空冷；
淬火处理：淬火处理温度为840～860℃，加热速度为70～100℃/h，保温时间为有效厚度/33～40mm小时，然后油冷；
回火处理：回火处理温度为550～610℃，加热速度为50～70℃/h，保温时间为有效厚度/20mm小时，然后水冷；
深冷处理：深冷处理温度为-110℃～-196℃，冷却速度为50～70℃/h，保温时间为有效厚度/20mm小时，然后出炉空冷；
消应力处理：消应力处理温度为100～130℃，保温时间为有效厚度/40mm小时，然后出炉空冷。
进一步地，所述42CrNiMo6材料为锻件时，需要进行所述的正火处理，若所述42CrNiMo6材料为板材或棒料时，不需要进行所述的正火处理。
进一步地，所述正火处理、淬火处理及回火处理均在电炉中加热。
进一步地，所述正火处理、淬火处理及回火处理均是通过逐级升温方式达到对应的处理温度。
进一步地，所述深冷处理的设备为箱式深冷炉。
进一步地，所述42CrNiMo6材料以质量百分比计，包括C：0.38-0.45；Si：0.15-0.35；Mn：0.40-0.70；Cr：1.4-1.7；Ni：1.4-1.7；Mo：0.15-0.25；S：≤0.03％；P：≤0.035％；Fe余量。
本发明提供的一种42CrNiMo6材料深冷处理工艺，先对42CrNiMo6材料进行正火、淬火和回火等调质处理，然后再对42CrNiMo6材料进行深冷处理和消应力处理，可使42CrNiMo6材料的屈服强度RP0.2≥850MPa，抗拉强度Rm≥980Mpa，断面收缩率A％≥9，延伸率Z％≥48，冲击韧性AKv≥27J，HB 302～361，可在-80℃的低温条件下，在不降低42CrNiMo6材料强度的前提下，显著提高42CrNiMo6材料在低温条件下的冲击韧性指标，使42CrNiMo6材料达到改性的效果。
并且，本发明提供了一种42CrNiMo6材料深冷处理工艺，不仅适用于所有高强度、高韧性的42CrNiMo6材料的透平机械主轴、紧固件类零部件的深冷处理工艺，也适用于其它选用42CrNiMo6材料的零部件的深冷处理工艺。
附图说明
图1为本发明实施例提供的42CrNiMo6材料深冷处理工艺流程图。
具体实施方式
参见图1，本发明实施例提供的一种42CrNiMo6材料深冷处理工艺，包括如下步骤：
步骤1)正火处理：如果42CrNiMo6材料为锻件时，需要进行正火处理，如果42CrNiMo6材料为板材或棒料时，不需要进行正火处理。其中，正火处理的温度为870～900℃，加热速度为70～100℃/h，保温时间为有效厚度/33～40mm小时，然后空冷。
步骤2)淬火处理：淬火处理温度为840～860℃，加热速度为70～100℃/h，保温时间为有效厚度/33～40mm小时，然后油冷。
步骤3)回火处理：回火处理温度为550～610℃，加热速度为50～70℃/h，保温时间为有效厚度/20mm小时，然后水冷。
步骤4)深冷处理：深冷处理温度为-110℃～-196℃，冷却速度为50～70℃/h，保温时间为有效厚度/20mm小时，然后出炉空冷。42CrNiMo6材料通过深冷处理，可以减少42CrNiMo6材料的残余奥氏体含量，同时还可以析出碳化物颗粒，细化马氏体孪晶，从而提高42CrNiMo6材料的低温冲击韧性和42CrNiMo6材料的零部件的尺寸稳定性。
步骤5)消应力处理：消应力处理温度为100～130℃，保温时间为有效厚度/40mm小时，然后出炉空冷。42CrNiMo6材料深冷处理后会有内应力产生，通过消应力处理可以消除42CrNiMo6材料内部应力，从而增加42CrNiMo6材料的零部件的尺寸稳定性
其中，所述正火处理、淬火处理及回火处理均在电炉中加热，但不仅限于电炉。
其中，所述正火处理、淬火处理及回火处理均是通过逐级升温方式达到对应的处理温度。
其中，所述深冷处理的设备为箱式深冷炉，但不仅限于箱式深冷炉。
其中，所述42CrNiMo6材料以质量百分比计，包括C：0.38-0.45；Si：0.15-0.35；Mn：0.40-0.70；Cr：1.4-1.7；Ni：1.4-1.7；Mo：0.15-0.25；S：≤0.03％；P：≤0.035％；Fe余量。
本发明提供的一种42CrNiMo6材料深冷处理工艺，对42CrNiMo6材料调质处理后再进行深冷处理和消应力处理，可使42CrNiMo6材料的屈服强度RP0.2≥940MPa，抗拉强度Rm≥1040Mpa，断面收缩率A％≥9，延伸率Z％≥48，冲击韧性AKv≥20J，HB 304～361，在满足材料高强度的前提下，能大幅提高材料的冲击韧性指标和尺寸稳定性，从而提高42CrNiMo6材料的工件运行的稳定性。
下面通过实施例对本发明提供的一种42CrNiMo6材料深冷处理工艺做具体说明。
对比例1
本对比例中，42CrNiMo6材料的原始状态为锻件，42CrNiMo6材料的深冷处理工艺，包括如下步骤：
本对比例所用42CrNiMo6材料化学成分：C:0.41％；Si：0.23％；Mn：0.47％；Cr：1.46％；Ni：1.45％；Mo：0.18％；S：0.006％；P：0.008％；Fe余量。
(1)正火处理：正火温度890℃，加热速度为70-100℃/h，保温时间(有效厚度/40mm)小时，然后空冷；
(2)淬火处理：淬火温度860℃，加热速度为70-100℃/h，保温时间(有效厚度/40mm)小时，然后油冷；
(3)回火处理：回火温度580℃，加热速度为50-70℃/h，保温时间(有效厚度/20mm)小时，然后水冷；
实施例1
与对比例1不同之处在于：本实施例在对比例1的步骤(3)之后还有深冷处理，在-110℃下保温8小时，然后空冷；消应力处理，温度120℃，保温10小时，然后空冷。
经测试对比例1中42CrNiMo6材料未经深冷处理后的力学性能见表1所示，实施例1中42CrNiMo6材料经深冷处理后的力学性能见表2。
表1
表2
由上述表1、表2数值对比可知，42CrNiMo6材料经过深冷处理后抗拉强度提高了2％，冲击功指标提高了48.7％。证明42CrNiMo6材料经过深冷处理以后在保证材料强度不降低的前提下，显著提高工件低温条件下冲击韧性指标从而提高透平机械零部件低温工况下运行的稳定性。
对比例2
本对比例中，42CrNiMo6材料的原始状态为锻件，42CrNiMo6材料的深冷处理工艺，包括如下步骤：
本对比例所用42CrNiMo6材料化学成分：C:0.41％；Si：0.23％；Mn：0.47％；Cr：1.46％；Ni：1.45％；Mo：0.18％；S：0.006％；P：0.008％；Fe余量。
1)正火处理：正火温度870℃，加热速度为70-100℃/h，保温时间(有效厚度/40mm)小时，然后空冷；
(2)淬火处理：淬火温度850℃，加热速度为70-100℃/h，保温时间(有效厚度/40mm)小时，然后油冷；
(3)回火处理：回火温度600℃，加热速度为50-70℃/h，保温时间(有效厚度/20mm)小时，然后水冷；
实施例2
与对比例2不同之处在于：本实施例在对比例2的步骤(3)之后还有深冷处理，在-130℃下保温10小时，然后空冷；消应力处理，温度130℃，保温12小时，然后空冷。
经测试对比例2中42CrNiMo6材料未经深冷处理后的力学性能见表3所示，实施例2中42CrNiMo6材料经深冷处理后的力学性能见表4。
表3
表4
由上述表3、表4数值对比可知，42CrNiMo6材料经过深冷处理后抗拉强度提高了3％，冲击功指标提高了67.9％。证明42CrNiMo6材料经过深冷处理以后在保证材料强度不降低的前提下，显著提高工件低温条件下冲击韧性指标从而提高透平机械零部件在低温工况下运行的稳定性。
对比例3
本对比例中，42CrNiMo6材料的原始状态为锻件，42CrNiMo6材料的深冷处理工艺，包括如下步骤：
本对比例所用42CrNiMo6材料化学成分：C:0.41％；Si：0.23％；Mn：0.47％；Cr：1.46％；Ni：1.45％；Mo：0.18％；S：0.006％；P：0.008％；Fe余量。
1)正火处理：正火温度900℃，加热速度为70-100℃/h，保温时间(有效厚度/40mm)小时，然后空冷；
(2)淬火处理：淬火温度860℃，加热速度为70-100℃/h，保温时间(有效厚度/40mm)小时，然后油冷；
(3)回火处理：回火温度610℃，加热速度为50-70℃/h，保温时间(有效厚度/20mm)小时，然后水冷；
实施例3
与对比例3不同之处在于：本实施例在对比例3的步骤(3)之后还有深冷处理，在-120℃下保温10小时，然后空冷；消应力处理，温度130℃，保温10小时，然后空冷。
经测试对比例3中42CrNiMo6材料未经深冷处理后的力学性能见表5所示，实施例3中42CrNiMo6材料经深冷处理后的力学性能见表6。
表5
表6
由上述表5、表6数值对比可知，42CrNiMo6材料经过深冷处理后抗拉强度提高了4％，冲击功指标提高了41.3％。证明42CrNiMo6材料经过深冷处理以后在保证材料强度不降低的前提下，显著提高工件低温条件下冲击韧性指标从而提高透平机械零部件在低温工况下运行的稳定性。
此外，按照GB/T229-2007金属材料夏比夏比摆锤冲击试验方法中冲击试验能量法规定，判定低温冲击韧性以27J为合格，那么42CrNiMo6材料经过深冷处理以后在-80℃以上低温工况下都是可以选定的。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (7)
1.一种42CrNiMo6材料深冷处理工艺，其特征在于，包括如下步骤：
正火处理：正火处理温度为870～900℃，加热速度为70～100℃/h，保温时间为有效厚度/33～40mm小时，然后空冷；
淬火处理：淬火处理温度为840～860℃，加热速度为70～100℃/h，保温时间为有效厚度/33～40mm小时，然后油冷；
回火处理：回火处理温度为550～610℃，加热速度为50～70℃/h，保温时间为有效厚度/20mm小时，然后水冷；
深冷处理：深冷处理温度为-110℃～-196℃，冷却速度为50～70℃/h，保温时间为有效厚度/20mm小时，然后出炉空冷；
消应力处理：消应力处理温度为100～130℃，保温时间为有效厚度/40mm小时，然后出炉空冷。
2.根据权利要求1所述的42CrNiMo6材料深冷处理工艺，其特征在于：所述42CrNiMo6材料为锻件时，需要进行所述的正火处理，若所述42CrNiMo6材料为板材或棒料时，不需要进行所述的正火处理。
3.根据权利要求1所述的42CrNiMo6材料深冷处理工艺，其特征在于：所述正火处理、淬火处理及回火处理均在电炉中加热。
4.根据权利要求1所述的42CrNiMo6材料深冷处理工艺，其特征在于：所述正火处理、淬火处理及回火处理时均是通过逐级升温方式达到对应的处理温度。
5.根据权利要求4所述的42CrNiMo6材料深冷处理工艺，其特征在于：所述正火处理时，先升温到650℃，加热速度为70～100℃/h，保温时间为有效厚度/33～40mm小时，然后再加热到870～900℃，加热速度为70～100℃/h，保温时间为有效厚度/33～40mm小时；所述淬火处理时，先升温到650℃，加热速度为70～100℃/h，保温时间为有效厚度/33～40mm小时，然后再加热到840～860℃，加热速度为70～100℃/h，保温时间为有效厚度/33～40mm小时；所述回火处理时，先升温到300℃，加热速度为70～100℃/h，保温时间为有效厚度/33～40mm小时，然后再加热到550～610℃，加热速度为50～70℃/h，保温时间为有效厚度/20mm小时。
6.根据权利要求1所述的42CrNiMo6材料深冷处理工艺，其特征在于：所述深冷处理的设备为箱式深冷炉。
7.根据权利要求1所述的42CrNiMo6材料深冷处理工艺，其特征在于：所述42CrNiMo6材料以质量百分比计，包括C：0.38-0.45；Si：0.15-0.35；Mn：0.40-0.70；Cr：1.4-1.7；Ni：1.4-1.7；Mo：0.15-0.25；S：≤0.03％；P：≤0.035％；Fe余量。
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