CN117535481A - 一种15CrNi4MoA渗碳钢的热处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及机械加工热处理技术领域，具体涉及一种15CrNi4MoA渗碳钢的热处理方法。包括如下步骤：S1、渗碳处理；S2、球化退火；S3、可控气氛淬火；S4、第一次低温回火；S5、控温冷处理；S6、第二次低温回火。本发明，15CrNi4MoA钢经过渗碳+球化退火+淬火+回火+控温冷处理+回火等操作步骤后，将15CrNi4MoA钢淬火过程保留的残余奥氏体通过冷处理分解产生马氏体，并促进细小的碳化物析出，渗碳层金相组织得到细化，表面洛氏硬度和表层显微硬度得到显著提高、硬化层深度增加，材料的冲击韧性得到提高，大幅提高了15CrNi4MoA钢的渗碳淬火质量。
Description
技术领域
本发明涉及机械加工热处理技术领域，具体涉及一种15CrNi4MoA渗碳钢的热处理方法。
背景技术
15CrNi4MoA钢渗碳淬火后具有高的表面硬度、耐磨性和接触疲劳强度，而心部碳含量低，韧性好，可承受高冲击载荷，一般用于制作耐冲击载荷的大、中型轴承、轴等渗碳件，如轧机生产线领域的重要传动产品十字万向接轴，其中的核心零件十字轴即采用15CrNi4MoA钢，要求渗碳淬火后硬度达到HRC58-62，机械性能应达到Rp0.2≥950Mpa，A≥12％，Aku2≥100J，以适于接轴轧制力矩大，冲击载荷频繁、冲击载荷巨大等特点。
15CrNi4MoA钢锻件渗碳淬火存在的主要问题是材料属于高Ni渗碳钢，由于Ni元素可以提高材料的淬透性，提高材料的冲击韧性等性能，但是Ni元素可以扩大奥氏体区，尤其是表面渗碳后，碳浓度增加，马氏体转变MS点急剧降低，造成淬火后残余奥氏体过多，目前按常规热处理方法，即对渗碳后的15CrNi4MoA钢进行一次淬火处理+一次低温回火处理后硬度普遍偏低，仅达到HRC55-57。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种15CrNi4MoA渗碳钢的热处理方法，用于提高15CrNi4MoA渗碳钢的热处理质量。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种15CrNi4MoA渗碳钢的热处理方法，包括如下步骤：
S1、渗碳处理：将15CrNi4MoA钢锻件进行渗碳处理；
S2、球化退火：15CrNi4MoA钢锻件渗碳完成后，将工件置于保护气氛加热炉中并通入氮气保护，进行球化退火处理；
S3、可控气氛淬火：15CrNi4MoA钢锻件球化退火完成后，置于可控气氛加热炉中加热，升温至淬火温度并保温，保温结束后出炉并进行淬火冷却；
S4、第一次低温回火：对15CrNi4MoA钢锻件淬火结束后，及时进炉低温回火处理；
S5、控温冷处理：对15CrNi4MoA钢锻件完成淬火及一次低温回火后，将工件置于深冷箱中进行一次控温冷处理；
S6、第二次低温回火：对15CrNi4MoA钢锻件完成控温冷处理后，及时进炉进行第二次低温回火处理。
进一步，在步骤S1中，渗碳结束后15CrNi4MoA钢锻件的渗碳层有效硬化层深度为4～5mm，渗碳结束后炉冷至300℃以下出炉。
进一步，所述的渗碳处理采用液体渗碳、可控气氛渗碳、氮基气氛渗碳或真空渗碳。
进一步，在步骤S2中，加热至球化退火温度700～730℃并保温，保温时间大于8小时，保温结束后通入氮气快冷，使工件温度低于300℃后出炉。
进一步，在步骤S3中，淬火处理过程为，将工件置于装夹料具上，工件连同装夹料具一同放入可控气氛加热炉中升温并通入氮气保护，升温至640～650℃，保温3～5h；保温结束后以70～100℃/h的升温速率加热到淬火温度800～820℃，并在升温过程中通入渗碳气氛介质，使得炉内气氛碳势达到0.6～0.8CP，在淬火温度下保温5～8h，保温结束后，起吊料具将工件放入冷却能力为90～98℃/S的淬火介质中进行冷却，冷至工件表面温度80～150℃后停止冷却。
进一步，所述渗碳气氛介质为甲醇、丙酮、异丙醇或丙烷，在温度达到760℃后通入甲醇，在温度达到800℃后通入丙酮、异丙醇或丙烷。
进一步，所述淬火介质为淬火油。
进一步，在步骤S4中，将经过可控气氛淬火的15CrNi4MoA钢锻件置于回火加热炉中进行第一次低温回火，低温回火温度为160～200℃，保温时间16-24h，回火结束后出炉空冷至室温。
进一步，在步骤S5中，将经过第一次低温回火的15CrNi4MoA钢锻件置于深冷箱中通入液氮进行冷处理，冷处理温度为-90～-110℃，工件降温速率为0.8～2℃/min，工件到达冷处理温度后保温4～6h；
进一步，在步骤S6中，将控温冷处理后的15CrNi4MoA钢锻件进行回火升温，升温至40～60℃，保温2-3h，保温结束后，再升温至低温回火温度180～200℃，保温时间16-20h，回火结束后出炉空冷至室温。
本发明的有益效果是：将15CrNi4MoA渗碳钢经过球化渗碳+退火+淬火+回火+控温冷处理+回火等操作步骤后，将15CrNi4MoA渗碳钢内的残余奥氏体分解产生马氏体，并促进细小的碳化物析出，渗碳层金相组织得到细化，表面洛氏硬度和表层显微硬度得到显著提高、硬化层深度增加，材料的冲击韧性得到提高，大幅提高了15CrNi4MoA钢渗碳淬火质量。
附图说明
图1是本发明的操作流程图。
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，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
如图1所示，本发明一种15CrNi4MoA渗碳钢的热处理方法，包括如下步骤：
S1、渗碳处理：将15CrNi4MoA钢锻件进行渗碳处理；
S2、球化退火：15CrNi4MoA钢锻件渗碳完成后，将工件置于保护气氛加热炉中并通入氮气保护，进行球化退火处理；
S3、可控气氛淬火：15CrNi4MoA钢锻件球化退火完成后，置于可控气氛加热炉中加热，升温至淬火温度并保温，保温结束后出炉并进行淬火冷却；
S4、第一次低温回火：对15CrNi4MoA钢锻件淬火结束后，及时进炉低温回火处理；
S5、控温冷处理：对15CrNi4MoA钢锻件完成淬火及一次低温回火后，将工件置于深冷箱中进行一次控温冷处理；
S6、第二次低温回火：对15CrNi4MoA钢锻件完成控温冷处理后，及时进炉进行第二次低温回火处理。
进一步，在步骤S1中，渗碳结束后15CrNi4MoA钢锻件的渗碳层有效硬化层深度为4～5mm，渗碳结束后炉冷至300℃以下出炉。
进一步，所述的渗碳处理采用液体渗碳、可控气氛渗碳、氮基气氛渗碳或真空渗碳。
进一步，在步骤S2中，加热至球化退火温度700～730℃并保温，保温时间大于8小时，保温结束后通入氮气快冷，使工件温度低于300℃后出炉。一般地，渗碳钢锻件热处理工艺可采用“渗碳+高温回火+一次加热淬火+低温回火”，高温回火(600～680℃)可使渗碳后因冷速较快在渗层组织内产生的马氏体和残余奥氏体分解，渗层中碳和合金元素以碳化物形式析出，以利于淬火后渗层残余奥氏体减少；渗碳钢锻件渗碳处理时，在高碳势下易形成网状碳化物，因此，可通过普通球化退火处理以获得均匀分布的球状或细颗粒状碳化物组织，球化退火温度一般为650～680℃；本步骤中的15CrNi4MoA钢锻件在高碳势下并不易形成网状碳化物，如采用一般的高温回火(600～680℃)，仅沿晶界析出少量碳化物，对于减少残余奥氏体的作用甚微，采用球化退火处理方式，旨在通过提高回火温度，使析出的碳化物增多，使残余奥氏体的过饱和度减少，以利于残余奥氏体的转变。
进一步，在步骤S3中，淬火处理过程为，将工件置于装夹料具上，工件连同装夹料具一同放入可控气氛加热炉中升温并通入氮气保护，升温至640～650℃，保温3～5h；保温结束后以70～100℃/h的升温速率加热到淬火温度800～820℃(由于15CrNi4MoA钢材料的AC3温度点较低为760℃的材料特性)，并在升温和淬火保温阶段通入渗碳气氛介质，使得炉内气氛碳势达到0.6～0.8CP(防止渗碳层表层贫碳，造成淬火后表面硬度降低)，在淬火温度下保温5～8h，使锻件心部加热透，保温结束后，起吊料具将工件放入冷却能力为90～98℃/S的淬火介质中进行冷却，冷至工件表面温度80～150℃后停止冷却。
进一步，所述渗碳气氛介质为甲醇或丙酮，所述渗碳气氛介质为甲醇、丙酮、异丙醇或丙烷，在温度达到760℃后通入甲醇，在温度达到800℃后通入丙酮、异丙醇或丙烷。
进一步，所述淬火介质为淬火油。
进一步，在步骤S4中，将经过可控气氛淬火的15CrNi4MoA钢锻件置于回火加热炉中进行第一次低温回火，低温回火温度为160～200℃，保温时间16-24h，回火结束后出炉空冷至室温。
进一步，在步骤S5中，将经过第一次低温回火的15CrNi4MoA钢锻件置于深冷箱中通入液氮进行冷处理，冷处理温度为-90～-110℃，工件降温速率为0.8～2℃/min，工件到达冷处理温度后保温4～6h。经过第一次低温回火后再进行冷处理能使锻件渗碳层组织中残余奥氏体更多地转变成马氏体，使得残余奥氏体量最终达到小于5％；通过-110℃的冷处理步骤后，相比在-110℃以上温度如-60℃进行的冷处理，-110℃冷处理后组织明显细化，残余奥氏体发生了更多的马氏体转变，并析出更多的弥散碳化物颗粒，-110℃冷处理后，表面硬度达到HRC60以上，而-60℃冷处理后，表面硬度仅能达到HRC56-58；此外，冷处理保温时间应足够，以确保件温在达到-110℃后进行保温，否则，亦会导致残余奥氏体转变量不足，表面硬度无法得到显著提升。
进一步，在步骤S6中，将控温冷处理后的15CrNi4MoA钢锻件进行回火升温，升温至40～60℃，保温2-3h，保温结束后，再升温至低温回火温度180～200℃，保温时间16-20h，回火结束后出炉空冷至室温。通过本步骤实现冷处理过程残余奥氏体转变为马氏体在锻件渗层内产生的组织应力。
实施例1
试验锻件材质15CrNi4MoA，试验工件的渗碳淬火部位截面尺寸为φ300mm，该锻件的热处理方法为：
步骤1、将所述15CrNi4MoA钢锻件进行渗碳处理。渗碳处理采用氮基气氛渗碳，氮气和甲醇按1.1：1通入，富化气为丙酮，渗碳温度930℃，强渗期气氛碳势为1.21CP，扩散期气氛碳势为1.0CP，渗碳结束后采用氮气快冷至450℃停炉，炉冷至300℃以下出炉。渗碳后对随炉φ50m渗碳试样经“810℃油淬+200℃回火”后检测有效硬化层深度为4.3mm。
步骤2、对渗碳后的15CrNi4MoA钢进行球化退火处理。将渗碳后的15CrNi4MoA钢锻件置于保护气氛加热炉中，并通入氮气保护，以≤120℃/h的升温速率升温到720℃，保温12h，保温结束后，通入氮气快冷，低于300℃出炉。
步骤3、对经“渗碳+球化退火”后的15CrNi4MoA钢进行可控气氛淬火处理。将试验工件置于装夹料具上，工件连同料具一同放入可控气氛加热炉中，升温并通入氮气保护，以加热炉最大功率升温至645℃，保温4h；保温结束后以80℃/h的升温速率加热到淬火温度810℃，760℃以上通入甲醇，800℃以上通入富化气丙酮，使得炉内气氛碳势达到0.7CP，在淬火温度下保温7h，保温结束后，起吊料具将工件放入冷却能力为95℃/S的淬火介质如油中进行冷却100min，冷至工件表面温度120℃后停止冷却。
步骤4、对经淬火后的15CrNi4MoA钢进行第一次低温回火处理。将工件置于回火加热炉中，升温到180℃，保温20h，回火结束后出炉空冷至室温。
步骤5、对经“淬火+一次低温回火”后的15CrNi4MoA钢进行控温冷处理。将工件置于具备自动控制温度功能的深冷箱中，通入液氮，冷处理温度为-100-90～-110℃温度内保温4h。
步骤6、对经控温冷处理后的15CrNi4MoA钢进行第二次低温回火处理。工件冷处理后及时进炉回火，回火升温时，先升温至50℃，保温2h，保温结束后，再升温至低温回火温度190℃，保温时间18h，回火结束后出炉空冷至室温。
对按前述流程处理后的渗碳15CrNi4MoA钢进行表面洛氏硬度、表层显微硬度、硬化层深度、金相组织和力学性能测试。
实施例2
试验锻件材质15CrNi4MoA，试验工件的渗碳淬火部位截面尺寸为φ300mm，该锻件的热处理方法为：
步骤1、将所述15CrNi4MoA钢锻件进行渗碳处理。渗碳处理采用氮基气氛渗碳，氮气和甲醇按1.1：1通入，富化气为丙酮，渗碳温度930℃，强渗期气氛碳势为1.21CP，扩散期气氛碳势为1.0CP，渗碳结束后采用氮气快冷至450℃停炉，炉冷至300℃以下出炉。渗碳后对随炉φ50m渗碳试样经“810℃油淬+200℃回火”后检测有效硬化层深度为4.3mm。
步骤2、对渗碳后的15CrNi4MoA钢进行球化退火处理。将渗碳后的15CrNi4MoA钢锻件置于保护气氛加热炉中，并通入氮气保护，以≤120℃/h的升温速率升温到700℃，保温12h，保温结束后，通入氮气快冷，低于300℃出炉。
步骤3、对经“渗碳+球化退火”后的15CrNi4MoA钢进行可控气氛淬火处理。将试验工件置于装夹料具上，工件连同料具一同放入可控气氛加热炉中，升温并通入氮气保护，以加热炉最大功率升温至650℃，保温4h；保温结束后以70℃/h的升温速率加热到淬火温度80℃，760℃以上通入甲醇，800℃以上通入富化气丙酮，使得炉内气氛碳势达到0.6CP，在淬火温度下保温5h，保温结束后，起吊料具将工件放入冷却能力为90℃/S的淬火介质如油中进行冷却100min，冷至工件表面温度80℃后停止冷却。
步骤4、对经淬火后的15CrNi4MoA钢进行第一次低温回火处理。将工件置于回火加热炉中，升温到160℃，保温16h，回火结束后出炉空冷至室温。
步骤5、对经“淬火+一次低温回火”后的15CrNi4MoA钢进行控温冷处理。将工件置于具备自动控制温度功能的深冷箱中，通入液氮，冷处理温度为-90℃，工件以0.8℃/min降温速率降至件温到达-90℃后开始计时，在-90℃温度范围内保温4h。
步骤6、对经控温冷处理后的15CrNi4MoA钢进行第二次低温回火处理。工件冷处理后及时进炉回火，回火升温时，先升温至40℃，保温2h，保温结束后，再升温至低温回火温度180℃，保温时间16h，回火结束后出炉空冷至室温。
对按前述流程处理后的渗碳15CrNi4MoA钢进行表面洛氏硬度、表层显微硬度、硬化层深度、金相组织和力学性能测试。
实施例3
试验锻件材质15CrNi4MoA，试验工件的渗碳淬火部位截面尺寸为φ300mm，该锻件的热处理方法为：
步骤1、将所述15CrNi4MoA钢锻件进行渗碳处理。渗碳处理采用氮基气氛渗碳，氮气和甲醇按1.1：1通入，富化气为丙酮，渗碳温度930℃，强渗期气氛碳势为1.21CP，扩散期气氛碳势为1.0CP，渗碳结束后采用氮气快冷至450℃停炉，炉冷至300℃以下出炉。渗碳后对随炉φ50m渗碳试样经“810℃油淬+200℃回火”后检测有效硬化层深度为4.3mm。
步骤2、对渗碳后的15CrNi4MoA钢进行球化退火处理。将渗碳后的15CrNi4MoA钢锻件置于保护气氛加热炉中，并通入氮气保护，以≤120℃/h的升温速率升温到730℃，保温12h，保温结束后，通入氮气快冷，低于300℃出炉。
步骤3、对经“渗碳+球化退火”后的15CrNi4MoA钢进行可控气氛淬火处理。将试验工件置于装夹料具上，工件连同料具一同放入可控气氛加热炉中，升温并通入氮气保护，以加热炉最大功率升温至650℃，保温5h；保温结束后以100℃/h的升温速率加热到淬火温度820℃，760℃以上通入甲醇，800℃以上通入富化气丙酮，使得炉内气氛碳势达到0.8CP，在淬火温度下保温8h，保温结束后，起吊料具将工件放入冷却能力为98℃/S的淬火介质如油中进行冷却100min，冷至工件表面温度150℃后停止冷却。
步骤4、对经淬火后的15CrNi4MoA钢进行第一次低温回火处理。将工件置于回火加热炉中，升温到200℃，保温24h，回火结束后出炉空冷至室温。
步骤5、对经“淬火+一次低温回火”后的15CrNi4MoA钢进行控温冷处理。将工件置于具备自动控制温度功能的深冷箱中，通入液氮，冷处理温度为-110℃，工件以2℃/min降温速率降至件温到达-110℃后开始计时，在-110℃温度下保温4h。
步骤6、对经控温冷处理后的15CrNi4MoA钢进行第二次低温回火处理。工件冷处理后及时进炉回火，回火升温时，先升温至60℃，保温3h，保温结束后，再升温至低温回火温度200℃，保温时间20h，回火结束后出炉空冷至室温。
对按前述流程处理后的渗碳15CrNi4MoA钢进行表面洛氏硬度、表层显微硬度、硬化层深度、金相组织和力学性能测试。
对比例1
试验锻件材质15CrNi4MoA，试验工件的渗碳淬火部位截面尺寸为φ300mm，该锻件的传统渗碳淬火热处理方法为：
步骤1、将所述15CrNi4MoA钢锻件进行渗碳处理。渗碳处理采用氮基气氛渗碳，氮气和甲醇按1.1：1通入，富化气为丙酮，渗碳温度930℃，强渗期气氛碳势为1.21CP，扩散期气氛碳势为1.0CP，渗碳结束后采用氮气快冷至450℃停炉，炉冷至300℃以下出炉。
步骤2、对经渗碳后的15CrNi4MoA钢进行可控气氛淬火处理。将试验工件置于装夹料具上，工件连同料具一同放入可控气氛加热炉中，升温并通入氮气保护，以加热炉最大功率升温至650℃，保温4h；保温结束后以60～80℃/h的升温速率加热到淬火温度810℃，760℃以上通入甲醇，800℃以上通入富化气丙酮，使得炉内气氛碳势达到0.8CP，在淬火温度下保温7h，保温结束后，起吊料具将工件放入冷却能力为90～98℃/S的淬火介质如油中进行冷却100min，冷至工件表面温度80～150℃后停止冷却。
步骤3、对经淬火后的15CrNi4MoA钢进行低温回火处理。将工件置于回火加热炉中，升温到160℃，保温20h，回火结束后出炉空冷至室温。
对比例2
试验锻件材质15CrNi4MoA，试验工件的渗碳淬火部位截面尺寸为φ300mm，该锻件的传统渗碳淬火热处理方法为：
步骤1、将所述15CrNi4MoA钢锻件进行渗碳处理。渗碳处理采用氮基气氛渗碳，氮气和甲醇按1.1：1通入，富化气为丙酮，渗碳温度930℃，强渗期气氛碳势为1.21CP，扩散期气氛碳势为1.0CP，渗碳结束后采用氮气快冷至450℃停炉，炉冷至300℃以下出炉。
步骤2、对经渗碳后的15CrNi4MoA钢进行可控气氛淬火处理。将试验工件置于装夹料具上，工件连同料具一同放入可控气氛加热炉中，升温并通入氮气保护，以加热炉最大功率升温至650℃，保温4h；保温结束后以60～80℃/h的升温速率加热到淬火温度810℃，760℃以上通入甲醇，800℃以上通入富化气丙酮，使得炉内气氛碳势达到0.8CP，在淬火温度下保温7h，保温结束后，起吊料具将工件放入冷却能力为90～98℃/S的淬火介质如油中进行冷却100min，冷至工件表面温度80～150℃后停止冷却。
步骤3、对经淬火后的15CrNi4MoA钢进行低温回火处理。将工件置于回火加热炉中，升温到160℃，保温20h，回火结束后出炉空冷至室温。
步骤4、对经“淬火+一次低温回火”后的15CrNi4MoA钢进行控温冷处理。将工件置于具备自动控制温度功能的深冷箱中，通入液氮，冷处理温度为-60℃，工件以2℃/min降温速率降至件温到达-60℃后开始计时，在-60℃温度下保温4h。
步骤5、对经控温冷处理后的15CrNi4MoA钢进行第二次低温回火处理。工件冷处理后及时进炉回火，回火升温时，先升温至60℃，保温3h，保温结束后，再升温至低温回火温度200℃，保温时间20h，回火结束后出炉空冷至室温。
对按前述流程处理后的渗碳15CrNi4MoA钢进行表面洛氏硬度、表层显微硬度、硬化层深度、金相组织和力学性能测试。
表1
经过“渗碳+球化退火+淬火+回火+控温冷处理(-110℃)+回火”的工艺方法处理后的15CrNi4MoA渗碳钢实施例1、2、3与传统“渗碳+淬火+回火”工艺方法处理后的15CrNi4MoA渗碳钢对比例1和“渗碳+油淬+回火+冷处理(-60℃)+回火”工艺方法处理后的15CrNi4MoA渗碳钢对比例2进行热处理性能对比结果如表1所示，采用实施例1、2、3的工艺方法处理后，15CrNi4MoA渗碳钢内的残余奥氏体分解产生马氏体，并促进细小的碳化物析出，渗碳层金相组织得到细化，表面洛氏硬度和表层显微硬度得到显著提高、硬化层深度增加，材料的冲击韧性得到提高，大幅提高了15CrNi4MoA钢渗碳淬火质量。残余奥氏体分解产生马氏体，并促进细小的碳化物析出，渗碳层金相组织得到细化，表面洛氏硬度和表层显微硬度得到显著提高、硬化层深度增加，材料的冲击韧性得到提高，大幅提高了15CrNi4MoA钢渗碳淬火质量。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种15CrNi4MoA渗碳钢的热处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、渗碳处理：将15CrNi4MoA钢锻件进行渗碳处理；
S2、球化退火：15CrNi4MoA钢锻件渗碳完成后，将工件置于保护气氛加热炉中并通入氮气保护，进行球化退火处理；
S3、可控气氛淬火：15CrNi4MoA钢锻件球化退火完成后，置于可控气氛加热炉中加热，升温至淬火温度并保温，保温结束后出炉并进行淬火冷却；
S4、第一次低温回火：对15CrNi4MoA钢锻件淬火结束后，及时进炉低温回火处理；
S5、控温冷处理：对15CrNi4MoA钢锻件完成淬火及一次低温回火后，将工件置于深冷箱中进行一次控温冷处理；
S6、第二次低温回火：对15CrNi4MoA钢锻件完成控温冷处理后，及时进炉进行第二次低温回火处理。
2.如权利要求1所述的一种15CrNi4MoA渗碳钢的热处理方法，其特征在于，在步骤S1中，渗碳结束后15CrNi4MoA钢锻件的渗碳层有效硬化层深度为4～5mm，渗碳结束后炉冷至300℃以下出炉。
3.如权利要求2所述的一种15CrNi4MoA渗碳钢的热处理方法，其特征在于，所述的渗碳处理采用可控气氛渗碳、氮基气氛渗碳或真空渗碳。
4.如权利要求1所述的一种15CrNi4MoA渗碳钢的热处理方法，其特征在于，在步骤S2中，加热至球化退火温度700～730℃并保温，保温时间大于8小时，保温结束后通入氮气快冷，使工件温度低于300℃后出炉。
5.如权利要求1所述的一种15CrNi4MoA渗碳钢的热处理方法，其特征在于，在步骤S3中，淬火处理过程为，将工件置于装夹料具上，工件连同装夹料具一同放入可控气氛加热炉中升温并通入氮气保护，升温至640～650℃，保温3～5h；保温结束后以70～100℃/h的升温速率加热到淬火温度800～820℃，并在升温过程中通入渗碳气氛介质，使得炉内气氛碳势达到0.6～0.8CP，在淬火温度下保温5～8h，保温结束后，起吊料具将工件放入冷却能力为90～98℃/S的淬火介质中进行冷却，冷至工件表面温度80～150℃后停止冷却。
6.如权利要求5所述的一种15CrNi4MoA渗碳钢的热处理方法，其特征在于，所述渗碳气氛介质为甲醇、丙酮、异丙醇或丙烷，在温度达到760℃后通入甲醇，在温度达到800℃后通入丙酮、异丙醇或丙烷。
7.如权利要求5所述的一种15CrNi4MoA渗碳钢的热处理方法，其特征在于，所述淬火介质为淬火油。
8.如权利要求1所述的一种15CrNi4MoA渗碳钢的热处理方法，其特征在于，在步骤S4中，将经过可控气氛淬火的15CrNi4MoA钢锻件置于回火加热炉中进行第一次低温回火，低温回火温度为160～200℃，保温时间16-24h，回火结束后出炉空冷至室温。
9.如权利要求1所述的一种15CrNi4MoA渗碳钢的热处理方法，其特征在于，在步骤S5中，将经过第一次低温回火的15CrNi4MoA钢锻件置于深冷箱中通入液氮进行冷处理，冷处理温度为-90～-110℃，工件降温速率为0.8～2℃/min，工件到达冷处理温度后保温4～6h。
10.如权利要求1所述的一种15CrNi4MoA渗碳钢的热处理方法，其特征在于，在步骤S6中，将控温冷处理后的15CrNi4MoA钢锻件进行回火升温，升温至40～60℃，保温2-3h，保温结束后，再升温至低温回火温度180～200℃，保温时间16-20h，回火结束后出炉空冷至室温。
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