CN115874139A - 一种低碳低合金钢的热处理方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及摆线针轮精密减速器领域，更具体地说，它涉及一种低碳低合金钢的热处理方法。一种低碳低合金钢的热处理方法，依次包括以下步骤：渗碳、球化退火、淬火、碳分配、MS临界点温度回火。所述MS临界点温度回火中，回火温度为245‑255℃，回火时间为100‑120min。表层组织为细针片状马氏体+下贝氏体+残余奥氏体+球状渗碳体。本申请的热处理方法具有改善低碳低合金钢制成的输入齿轮轴、行星轮、曲柄轴、摆线针轮耐磨性能的效果。
Description
技术领域
本申请涉及摆线针轮精密减速器领域，更具体地说，它涉及一种低碳低合金钢的热处理方法。
背景技术
摆线针轮精密减速器广泛应用于工业机器人的关节，通过关节对机器人手臂进行减速和转向。每一个关节中，司服电机将输入的力矩依次通过减速器中的输入齿轮轴、行星轮、曲柄轴、摆线针轮，最后通过针齿壳输出，实现减速的目的，同时实现转向。
上述零件在传动过程中不但要承受较大的力矩，同时还要承受较大的摩擦磨损性能。例如曲柄轴，它的偏心轮与滚针轴承和摆线轮孔组成滑动摩擦副，偏心轮表层不但要具备较高的耐磨性能，它的心部还要具备较高的强度和韧性。输入齿轮轴、行星轮和摆线针轮也必须要具备上述综合力学性能，减速器的传动效率、传动精度和使用寿命才能得到进一步提高。
在摆线针轮精密减速器领域，人们对减速器的结构设计、机械加工、整机装配和性能测试等方面的研究成果颇丰，但是对上述零部件的力学性能，特别是耐磨性能的研究成果较少。
就曲柄轴和行星轮而言，目前基本选用的是20CrMnTi、20CrMo、20CrNiMo、20CrMnSi和30CrMnSi等低碳低合金钢，摆线针轮有些企业选用这类低碳低合金钢，也有企业选用轴承钢，原材料一般为热轧退火状态。
目前，对于这些零件，国内大部分相关企业一般是先对原材料经过粗加工，然后采取传统的渗碳淬火工艺，即渗碳、淬火和低温回火热处理来制造。然而，在装配成整机服役一段时间后，申请人发现这些零件表层磨损较快，从而影响了传动效率、传动精度和使用寿命。
发明内容
为了改善上述零件表层磨损较快的缺陷，本申请提供一种低碳低合金钢的热处理方法。
本申请提供的一种低碳低合金钢的热处理方法，采用如下的技术方案：
一种低碳低合金钢的热处理方法，依次包括以下步骤：渗碳、淬火、MS(马氏体开始转变温度)临界点温度回火；所述MS临界点温度回火中，回火温度为245-255℃，回火时间为100-120min。
渗碳后低碳低合金钢的表层组织的MS临界点温度为240℃，本申请的回火温度245-255℃略高于MS临界点温度，而在本申请的温度下进行回火时，淬火马氏体会逐渐向下贝氏体转变，也有部分残余奥氏体转变成下贝氏体。
下贝氏体的铁素体位于马氏体片上，尺寸细小，形貌为细针状，铁素体边缘析出纳米级的M7C3和M23C6的碳化物，平均尺寸为30-50nm。从马氏体转变为下贝氏体，同样也需要形核和长大的过程，因此，当回火温度比MS转变温度高出不多时，从相变热力学和动力学角度，虽然满足马氏体转变为下贝氏体的条件，但由于能量不足，无法使马氏体全部转变为下贝氏体，也无法使残余奥氏体全部转变成下贝氏体。
也就是说，经过245-255℃的回火后，表层组织为细针片状马氏体+下贝氏体+残余奥氏体+球状渗碳体。细针片状马氏体尺寸0.5-1μm，渗碳层原奥氏体晶粒度为10.5级，表层硬度达到60-61HRC，渗碳深度达到0.8mm。心部组织仍然为板条状低碳马氏体，但板条长度尺寸有所减小，确保了既具有较高强度，又具有足够韧性。
这种表层组织结构和晶粒度具有很高的耐磨性能。其中，细针片状马氏体具有很高的硬度，但是韧性较差；下贝氏体具有很高的强度和韧性，具有较高的强韧性组合；残余奥氏体进一步提高了韧性，增强了TRIP效应；一定量的球状渗碳体提高了吸收内摩擦力功能，提高了抗磨性能；表层较高晶粒度更进一步提高了耐磨性能，即以上这些微观组织组合对摩擦磨损性能的改善是非常有利的。
而传统的渗碳淬火后的回火工艺的回火温度一般在MS临界点温度以下进行，即常用的回火温度为170-200℃。而在170-200℃的温度区间内进行回火时，基体组织仅为回火马氏体和残余奥氏体，而不可能有下贝式体产生。
优选的，所述淬火与所述MS临界点温度回火之间设置有碳分配，分配温度为290-310℃，分配时间为160-200s。
碳分配热处理可以促使残余奥氏体从马氏体中获得一定的碳，使残余奥氏体的稳定性得到提高，基体组织表层受到摩擦力后残余奥氏体变成马氏体的TRIP效应增强，从而进一步增强基体组织的韧性和强度。
优选的，所述渗碳与所述淬火之间还设置有球化退火，球化退火采用连续退火工艺，奥氏体化温度为780-820℃，奥氏体化保温时间为25-35min，然后炉冷至700-730℃，在该温度下保温160-200min进行球化。
传统的渗碳淬火工艺没有球化退火这道工序，而是渗碳后直接淬火。而球化退火工序中的炉冷过程中，未溶片状渗碳体开始球化，熔入奥氏体内的碳也会析出，开始形成球状渗碳体，而经过球化后的渗碳体大大提高了基体组织的摩擦磨损性能。
而且，对于曲柄轴来说，通过球化退火，曲柄轴表层的珠光体基体组织会变成等轴状，心部珠光体组织也会变成等轴状，进而改善曲柄轴的性能。
优选的，奥氏体化温度为795-805℃。
奥氏体化温度影响表层组织中片状渗碳体溶入奥氏体的量和未溶片状渗碳体的尺寸，从而影响作为异质核心的未溶片状渗碳体球化后的数量和形貌。
表层组织的Ac1、Accm、Arcm和Ar1温度分别为760℃、900℃、707℃和695℃，所以，在确定的奥氏体化温度下，可以根据杠杆定律计算未溶片状渗碳体的数量(质量百分比)。如果奥氏体化温度过高，未溶片状渗碳体数量少且尺寸小，球化后的渗碳体数量少尺寸小；如果奥氏体化温度过低，球化后的渗碳体形貌差，形状因子低，而且大部分为棒状和块状。
同时，奥氏体化温度影响原奥氏体晶粒尺寸。奥氏体化过程实际上也是一个重结晶的过程，20CrMnTi钢属于本质细晶粒钢，当奥氏体化温度为795-805℃时，原奥氏体晶粒尺寸仍然较小。
优选的，炉冷温度为710-720℃。
球化温度主要影响渗碳体的数量和形貌。当球化保温温度略高于Ar1和Arcm温度时，过冷奥氏体内的碳将连续析出。而球化温度过高和过低，都会影响球状渗碳体的数量和形貌。
优选的，所述渗碳依次包括强渗阶段以及扩散阶段，所述强渗阶段温度为900-920℃，强渗碳势1.1％-1.2％，强渗扩散时间220-260min；所述扩散阶段温度为860-900℃，扩散碳势0.85-0.95％，扩散时间110-130min。
传统的渗碳工艺强渗阶段中的碳势一般为0.85-1.05％，而本申请强渗阶段的碳势为1.1-1.2％，采用了较高的碳势，从而使基体组织的表层获得较高的碳浓度，为扩散阶段保证足够的碳浓度梯度，同时保证出炉后表层微观组织为莱氏体(珠光体+片状渗碳体)。较高的碳势能够获得数量较多的片状渗碳体，球化后也可获得较多的球状渗碳体。
另外，在球化退火阶段，较高的碳势可以保证片状渗碳体在球化退火后直径达到一定的尺寸，同时也要保证有一定的数量。
优选的，所述扩散阶段温度比强渗阶段温度低20-40℃。
传统渗碳工艺扩散阶段温度比强渗阶段温度低0-20℃，而本申请的扩散阶段温度比强渗阶段低20-40℃，而该较低的温度可以促使强渗层保留足够的碳浓度，从而不至于使碳过多地扩散至过渡层，同时也能满足过渡层的淬火硬度梯度平缓下降。
优选的，所述淬火采用亚温淬火，淬火温度为820-830℃，加热保温为8-12min。
传统的渗碳淬火工艺，包括预冷淬火法、一次淬火法和二次淬火法，淬火温度一般为830-850℃，加热保温时间一般为30-60min。实际上，传统的渗碳淬火温度过高，奥氏体的溶碳量较高，淬火和低温回火后形成的马氏体含碳量也较高(奥氏体转变为马氏体为非扩散型相变)，产品除了硬度较高外，强度、韧性和耐磨性能等其它力学性能并不是最佳的。
另外，由于奥氏体转变成马氏体是不扩散型相变，而当淬火温度确定时，根据杠杆定律，工作人员可以算出奥氏体的含碳量，从而得出淬火后马氏体的含碳量。同理也可以计算出球状渗碳体的数量。
当淬火温度略高于球化退火奥氏体化温度时，部分很小尺寸的球状渗碳体会发生重溶，甚至完全消失，而尺寸较大的球状渗碳体也会发生局部重溶，从而尺寸变小，形貌变得更圆。但是，由于淬火前加热时间较短，这些变化不太明显。经过淬火后，球状渗碳体弥散分布，占3％(vol)，平均尺寸为0.1-0.2μm，平均形状因子大于0.9，从而提高基体组织的抗磨性能。
优选的，低碳低合金钢的热处理方法依次包括以下步骤：渗碳、球化退火、淬火、碳分配、MS临界点温度回火；
所述渗碳依次包括强渗阶段以及扩散阶段，所述强渗阶段温度为900-920℃，强渗碳势1.1％-1.2％；所述扩散阶段温度为860-880℃，扩散碳势0.85-0.95％；
所述球化退火采用连续退火工艺，奥氏体化温度为795-805℃，奥氏体化保温时间为25-35min，然后炉冷至710-720℃，在该温度下保温160-200min进行球化；
所述淬火采用亚温淬火，淬火温度为820-830℃，加热保温为8-12min；
所述碳分配中，分配温度为290-310℃，分配时间为160-200s。
所述MS临界点温度回火中，回火温度为245-255℃，回火时间为100-120min。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1.经过245-255℃的回火后，表层组织为细针片状马氏体+下贝氏体+残余奥氏体+球状渗碳体，这种表层组织结构和晶粒度具有很高的耐磨性能。心部组织仍然为板条状低碳马氏体，但板条长度尺寸有所减小，确保了既具有较高强度，又具有足够韧性；
2.经过淬火后，球状渗碳体弥散分布，平均尺寸为0.1-0.2μm，平均形状因子大于0.9；从而提高基体组织的抗磨性能；
3、碳分配热处理可以促使残余奥氏体从马氏体中获得一定的碳，使残余奥氏体的稳定性得到提高；而经过临界温度回火，下贝氏体的铁素体位于马氏体片上，尺寸细小，形貌为细针状，铁素体边缘析出纳米级的M7C3和M23C6的碳化物，平均尺寸为30-50nm；细针片状马氏体尺寸0.5-1μm，渗碳层原奥氏体晶粒度为10.5级，表层硬度达到60-61HRC，渗碳深度达到0.8mm；
4、装配成整机后在额定转速和额定载荷下运行20000h以后，曲柄轴表面没有发现明显的磨痕，曲柄轴的耐磨性能得到大幅度提高，寿命也延长。
附图说明
图1是低碳低合金钢的热处理方法流程图；
图2是低碳低合金钢的热处理方法的温度-时间曲线图；
图3是曲柄轴采用实施例25的热处理结束后表层微观组织SEM金相图；
图4是曲柄轴采用实施例25的热处理结束后表层晶粒图(饱和苦味酸水溶液腐蚀)；
图5是采用实施例25生产的曲柄轴装配成整机运行20000h后偏心轮表面的磨痕形貌图；
图6是采用对比例1生产的曲柄轴装配成整机运行7000h后偏心轮表面的磨痕形貌图。
具体实施方式
以下结合附图1-6、实施例和对比例对本申请作进一步详细说明。需要说明的是，本申请以摆线针轮精密减速器曲柄轴为例进行低碳低合金钢的热处理方法论述，而本申请的热处理方式同样适用于减速器中的输入齿轮轴、行星轮、摆线针轮。
实施例
实施例1
一种摆线针轮精密减速器曲柄轴的热处理方法，包括如下步骤：
预准备：选用20CrMnTi钢(其他如20CrMo、20CrNiMo、20CrMnSi和30CrMnSi等低碳低合金钢亦可)，原材料为热轧退火状态的圆钢，经过粗加工后待热处理；
渗碳：强渗阶段温度910℃，强渗碳势0.95％，强渗扩散时间210min，扩散阶段温度900℃，扩散碳势0.95％，扩散时间210min，渗碳完毕后炉冷至300℃出炉空冷；
淬火：淬火温度控制在830℃，加热保温时间控制在12min，淬火液采用KNO2(50％wt)+NaNO2(50％wt)的熔体，淬火液温度170℃；
MS临界点温度回火：回火温度为245℃，回火时间为100min。
实施例2-3
与实施例1的不同之处在于，MS临界点温度回火中，回火温度以及回火时间有所不同，具体如表1所示。
表1实施例1-3的回火温度及回火时间表
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | |
| 回火温度/℃ | 245 | 250 | 255 |
| 回火时间/min | 100 | 110 | 120 |
实施例4
与实施例2的不同之处在于，淬火与MS临界点温度回火之间还设置有碳分配，碳分配温度290℃，分配时间160s，碳分配结束后向炉内通入液氮，将炉温快速降低到回火温度。
实施例5-6
与实施例4的不同之处在于，碳分配温度以及分配时间有所不同，具体如表2所示。
表2实施例4-5的碳分配温度以及分配时间表
| 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 | |
| 碳分配温度/℃ | 290 | 300 | 310 |
| 分配时间/s | 160 | 180 | 200 |
实施例7
与实施例2的不同之处在于，渗碳与淬火之间还设置有球化退火，球化退火采用连续球化退火工艺，奥氏体化温度780℃，奥氏体化保温时间25min，然后炉冷至700℃，在此温度下保温160min进行球化，最后炉冷至300℃出炉空冷。
实施例8-11
与实施例7的不同之处在于，奥氏体化温度及其保温时间有所不同，具体如表3所示。
表3实施例7-11中奥氏体温度及奥氏体化保温时间表
实施例12-15
与实施例7的不同之处在于，炉冷温度及保温时间有所不同，具体如表4所示。
表4实施例7、实施例12的炉冷温度及其保温时间表
实施例16
与实施例2的不同之处在于，强渗阶段温度900℃，强渗碳势1.1％，强渗扩散时间220min，扩散阶段温度860℃，扩散碳势0.85％，扩散时间110min，渗碳完毕后炉冷至300℃出炉空冷。
实施例17
与实施例2的不同之处在于，强渗阶段温度910℃，强渗碳势1.15％，强渗扩散时间240min，扩散阶段温度870℃，扩散碳势0.90％，扩散时间120min，渗碳完毕后炉冷至300℃出炉空冷。
实施例18
与实施例2的不同之处在于，强渗阶段温度920℃，强渗碳势1.2％，强渗扩散时间260min，扩散阶段温度880℃，扩散碳势0.95％，扩散时间130min，渗碳完毕后炉冷至300℃出炉空冷。
实施例19-20
与实施例17的不同之处在于，扩散阶段温度有所不同，具体如表5所示。
表5实施例17、实施例19-20的扩散阶段温度表
| 实施例17 | 实施例19 | 实施例20 | |
| 强渗阶段温度/℃ | 910 | 910 | 910 |
| 扩散阶段温度/℃ | 870 | 880 | 890 |
实施例21
与实施例2的不同之处在于，淬火采用亚温淬火，淬火温度为825℃，加热保温时间为10min。
实施例22-23
与实施例21的不同之处在于，淬火温度及加热保温时间有所不同，具体如表6所示。
表6实施例2、实施例21-23的淬火温度及加热保温时间表
参照图1和图2，为实施例24-26的低碳低合金钢的热处理方法的流程图以及温度-时间曲线图。而对于实施例24-26的低碳低合金钢的热处理方法的具体步骤如下：
实施例24
一种摆线针轮精密减速器曲柄轴的热处理方法，包括如下步骤：
预准备：选用20CrMnTi钢，原材料为热轧退火状态的圆钢，经过粗加工后待热处理；
渗碳：强渗阶段温度900℃，强渗碳势1.1％，强渗扩散时间220min，扩散阶段温度860℃，扩散碳势0.85％，扩散时间110min，渗碳完毕后炉冷至300℃出炉空冷；
球化退火：采用连续球化退火工艺，奥氏体化温度795℃，奥氏体化保温时间25min，然后炉冷至710℃，在此温度下保温160min进行球化，最后炉冷至300℃出炉空冷；
淬火：淬火温度控制在820℃，加热保温时间控制在8min，淬火液采用KNO2(50％wt)+NaNO2(50％wt)熔体，淬火液温度170℃；
碳分配：分配温度290℃，分配时间160s，碳分配结束后应向炉内通入液氮将炉温快速降低到回火温度；
MS临界点温度回火：回火温度为245℃，回火时间为100min。
实施例25
一种摆线针轮精密减速器曲柄轴的热处理方法，包括如下步骤：
预准备：选用20CrMnTi钢，原材料为热轧退火状态的圆钢，经过粗加工后待热处理；
渗碳：强渗阶段温度910℃，强渗碳势1.15％，强渗扩散时间240min，扩散阶段温度870℃，扩散碳势0.90％，扩散时间120min，渗碳完毕后炉冷至300℃出炉空冷；
球化退火：采用连续球化退火工艺，奥氏体化温度800℃，奥氏体化保温时间30min，然后炉冷至715℃，在此温度下保温180min进行球化，最后炉冷至300℃出炉空冷；
淬火：淬火温度控制在825℃，加热保温时间控制在10min，淬火液采用KNO2(50％wt)+NaNO2(50％wt)熔体，淬火液温度175℃；
碳分配：分配温度300℃，分配时间180s，碳分配结束后应向炉内通入液氮将炉温快速降低到回火温度；
MS临界点温度回火：回火温度为250℃，回火时间为110min。
实施例26
一种摆线针轮精密减速器曲柄轴的热处理方法，包括如下步骤：
预准备：选用20CrMnTi钢，原材料为热轧退火状态的圆钢，经过粗加工后待热处理；
渗碳：强渗阶段温度920℃，强渗碳势1.2％，强渗扩散时间260min，扩散阶段温度880℃，扩散碳势0.95％，扩散时间130min，渗碳完毕后炉冷至300℃出炉空冷；
球化退火：采用连续球化退火工艺，奥氏体化温度805℃，保温时间35min，然后炉冷至720℃，在此温度下保温200min进行球化，最后炉冷至300℃出炉空冷；
淬火：淬火温度控制在830℃，加热保温时间控制在12min，淬火液采用KNO2(50％wt)+NaNO2(50％wt)熔体，淬火液温度180℃；
碳分配：分配温度310℃，分配时间200s，碳分配结束后应向炉内通入液氮将炉温快速降低到回火温度；
MS临界点温度回火：回火温度为255℃，回火时间为120min。
对比例
对比例1
一种摆线针轮精密减速器曲柄轴的热处理方法，包括如下步骤：
预准备：选用20CrMnTi钢，原材料为热轧退火状态的圆钢，经过粗加工后待热处理。
渗碳：强渗阶段温度910℃，强渗碳势0.95％，强渗扩散时间210min，扩散阶段温度900℃，扩散碳势0.95％，扩散时间210min，渗碳完毕后炉冷至300℃出炉空冷。
淬火：淬火温度控制在830℃，加热保温时间控制在30min，淬火液采用KNO2(50％wt)+NaNO2(50％wt)熔体，淬火液温度170℃。
低温回火：回火温度为175℃，回火时间为120min。
对比例2
一种摆线针轮精密减速器曲柄轴的热处理方法，包括如下步骤：
预准备：选用20CrMnTi钢，原材料为热轧退火状态的圆钢，经过粗加工后待热处理。
渗碳：强渗阶段温度910℃，强渗碳势1.05％，强渗扩散时间210min，扩散阶段温度900℃，扩散碳势1.0％，扩散时间210min，渗碳完毕后炉冷至300℃出炉空冷。
淬火：淬火温度控制在835℃，加热保温时间控制在30min，淬火液采用KNO2(50％wt)+NaNO2(50％wt)熔体，淬火液温度175℃。
低温回火：回火温度为190℃，回火时间为150min。
性能检测试验
检测方法
1.Ac1、Accm、Arcm、Ar1和MS温度的检测采用DTA103型高温差热分析仪。
2.采用D8 ADVANCE DAVINCI型X射线粉末衍射仪对微观组织物相组成进行分析；
3.采用X射线衍射仪(ARL EQUINOX 100)测定残余奥氏体的体积百分含量；
4.采用SU5000型扫描电镜观察试样微观组织并测量微观组织尺寸；
5.采用ZEISS光学显微镜检测晶粒度；
6.采用Wilson VH1102型显微硬度计测量试样表面的硬度；
7.采用SFT-2M型销盘式摩擦磨损试验机对试样进行脂润滑摩擦磨损试验，测定试样的摩擦系数和磨损率；
8.采用KH-8700型三维数字显微镜观察样品表面磨痕形貌。
表7实施例1-3以及对比例1-2的各性能参数表
参照实施例1-3以及对比例1-2并结合表7可以看出，相对于对比例1以及对比例2来说，实施例1-3的耐磨性能显著提升，究其原因在于，在略高于MS临界点进行回火后，淬火马氏体会逐渐向下贝氏体转变，也有部分残余奥氏体转变成下贝氏体，促使表层组织形成细针片状马氏体+下贝氏体+残余奥氏体+球状渗碳体，而这种表层组织结构和晶粒度具有很高的耐磨性能，而170-200℃的低温回火并不能促使下贝氏体产生。
表8实施例2以及实施例4-6的各性能参数表
参照实施例2以及实施例4-6并结合表8可以看出，相对于实施例2来说，实施例4-6的耐磨性能进一步提升，究其原因在于，碳分配可以促使残余奥氏体从马氏体中获得一定的碳，使残余奥氏体的稳定性得到提高，曲轴偏心轮表层受到摩擦力后残余奥氏体变成马氏体的TRIP效应增强。
表9实施例7-11的各性能参数表
参照实施例2以及实施例7-11并结合表8-9可以看出，相对于实施例2来说，实施例7-11的耐磨性能均明显提升，究其原因在于，球化退火工序可以促使片状渗碳体球化，而经过球化后的渗碳体提高了基体组织的抗磨性能。
而实施例7-11中，实施例8-10的耐磨性能相对更好，究其原因在于，奥氏体化温度过高，未溶片状渗碳体数量少且尺寸小，球化后的渗碳体数量少尺寸小；如果奥氏体化温度过低，球化后的渗碳体形貌差，形状因子低，而且大部分为块状和棒状。
表10实施例7以及实施例12-15的各性能参数表
参照实施例7以及实施例12-15并结合表10可以看出，实施例12-14的耐磨性能相对更佳，究其原因在于，球化退火炉冷温度过高或者过低均会影响球状渗碳体的数量和形貌，从而影响磨损性能。
表11实施例2以及实施例16-18的各性能参数表
参照实施例2以及实施例16-18并结合表11可以看出，相对于实施例2来说，实施例16-18的耐磨性能均相对更好，究其原因在于，强渗阶段采用较高的碳势可以使表层获得较高的碳浓度，为扩散阶段保证足够的碳浓度梯度，同时保证出炉后表层微观组织为莱氏体(珠光体+片状渗碳体)，较高的碳势能够获得数量较多的片状渗碳体，球化后也可获得较多的球状渗碳体，耐磨性能进一步提高。
表12实施例17以及实施例19-20的各性能参数表
参照实施例17、实施例19-20并结合表12可以看出，相对于实施例17来说，实施例19-20的耐磨性能略微有所降低，究其原因在于，扩散阶段采用较低的温度可以促使强渗层保留足够的碳浓度，不至于使碳过多地扩散至过渡层，同时也能满足过渡层的淬火硬度梯度平缓下降。
表13实施例2以及实施例21-23的各性能参数表
参照实施例2、实施例21-23并结合表13可以看出，相对于实施例23来说，实施例2、实施例21-22的耐磨性能均明显提升，究其原因在于，温度过高的淬火将导致奥氏体的溶碳量较高，淬火和低温回火后形成的马氏体含碳量也较高(奥氏体转变为马氏体为非扩散型相变)，产品除了硬度较高外，强度、韧性和耐磨性能等其他力学性能均相对较差。
表14实施例24-26以及对比例1-2的各性能参数表
参照实施例24-26以及对比例1-2并结合表14、图1-5可以看出，相对于对比例1-2来说，实施例24-26的耐磨性能显著提升，而且相对于实施例1-23来说，实施例24-26的耐磨性能更优，且表层的基体组织相对更好，具体如图3-6所示。
由此说明，高碳渗碳、球化退火、亚温淬火、碳分配以及MS临界点温度回火热处理协同进行，五者之间存在协同配合效果，从而进一步改善基体组织的耐磨性能。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (10)
1.一种低碳低合金钢的热处理方法，其特征在于，依次包括以下步骤：渗碳、淬火、MS临界点温度回火；所述MS临界点温度回火中，回火温度为245-255℃，回火时间为100-120min。
2.根据权利要求1所述的低碳低合金钢的热处理方法，其特征在于：所述淬火与所述MS临界点温度回火之间设置有碳分配，分配温度为290-310℃，分配时间为160-200s。
3.根据权利要求1所述的低碳低合金钢的热处理方法，其特征在于：所述渗碳与所述淬火之间还设置有球化退火，球化退火采用连续球化退火工艺，奥氏体化温度为780-820℃，奥氏体化保温时间为25-35min，然后炉冷至700-730℃，在该温度下保温160-200min进行球化。
4.根据权利要求3所述的低碳低合金钢的热处理方法，其特征在于：奥氏体化温度为795-805℃。
5.根据权利要求3所述的低碳低合金钢的热处理方法，其特征在于：炉冷温度为710-720℃。
6.根据权利要求1所述的低碳低合金钢的热处理方法，其特征在于：所述渗碳依次包括强渗阶段以及扩散阶段，所述强渗阶段温度为900-920℃，强渗碳势1.1%-1.2%，强渗扩散时间220-260min；所述扩散阶段温度为860-900℃，扩散碳势0.85-0.95%，扩散时间110-130min。
7.根据权利要求6所述的低碳低合金钢的热处理方法，其特征在于：所述扩散阶段温度比强渗阶段温度低20-40℃。
8.根据权利要求1所述的低碳低合金钢的热处理方法，其特征在于：所述淬火采用亚温淬火，淬火温度为820-830℃，加热保温为8-12min。
9.根据权利要求1所述的低碳低合金钢的热处理方法，其特征在于：依次包括以下步骤：渗碳、球化退火、淬火、碳分配、MS临界点温度回火；
所述渗碳依次包括强渗阶段以及扩散阶段，所述强渗阶段温度为900-920℃，强渗碳势1.1%-1.2%；所述扩散阶段温度为860-880℃，扩散碳势0.85-0.95%；
所述球化退火采用连续球化退火工艺，奥氏体化温度为795-805℃，奥氏体化保温时间为25-35min，然后炉冷至710-720℃，在该温度下保温160-200min进行球化；
所述淬火采用亚温淬火，淬火温度为820-830℃，加热保温为8-12min；
所述碳分配中，分配温度为290-310℃，分配时间为160-200s。
10.所述MS临界点温度回火中，回火温度为245-255℃，回火时间为100-120min。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211513982.5A CN115874139A (zh) | 2022-11-29 | 2022-11-29 | 一种低碳低合金钢的热处理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211513982.5A CN115874139A (zh) | 2022-11-29 | 2022-11-29 | 一种低碳低合金钢的热处理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115874139A true CN115874139A (zh) | 2023-03-31 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211513982.5A Pending CN115874139A (zh) | 2022-11-29 | 2022-11-29 | 一种低碳低合金钢的热处理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115874139A (zh) |
-
2022
- 2022-11-29 CN CN202211513982.5A patent/CN115874139A/zh active Pending
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