[發明專利]42CrMoE熱處理工藝

有效

• 申請號: 200710012469.7
• 申請日: 2007-08-15
• 公開（公告）號: CN101368275A
• 公開（公告）日: 2009-02-18
• 發明（設計）人: 曲德毅;王洪范
• 申請（專利權）人: 沈陽鼓風機（集團）有限公司
• 主分類號: C23F17/00
• 分類號: C23F17/00;C21D8/06;C21D9/00;C21D1/00;C23C8/26;C21D1/18
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司
• 代理人: 張志偉

技術領域：

本發明屬于往復式壓縮機用42CrMoE材料熱處理工藝，適用于所有往復式壓縮機采用42CrMoE活塞桿熱處理工藝。也可應用于要求硬度高、耐磨性耐腐蝕機械設備。

背景技術：

目前，往復式壓縮機用42CrMoE活塞桿熱處理工藝包含鍛壓成型、正火、調質、消應力、高頻淬火及低溫回火熱處理工藝，表面硬化硬度只能達到HRC50左右，耐磨性很差。用戶提出提高42CrMoE活塞桿表面硬度和耐磨性的要求。如果采用傳統的熱處理方法提高硬度值往往會造成表面淬火裂紋的產生而報廢或是在用戶運行過程中斷裂，給用戶造成巨大的直接或間接的經濟損失。42CrMoE活塞桿高頻淬火表面硬化其耐酸鹽腐蝕性很差，特別是在沿海地區大氣中酸鹽性很嚴重，在42CrMoE活塞桿表面形成點蝕或是裂紋而報廢。

發明內容：

本發明的目的在于克服上述傳統技術的不足，提供一種往復式壓縮機用42CrMoE熱處理工藝，解決42CrMoE活塞桿采用傳統表面熱處理所產生的裂紋、硬化硬度低、耐磨性耐酸鹽腐蝕性差等問題。本發明工藝能提高42CrMoE活塞桿表面硬度達到HRC60以上，耐磨性提高34％，耐腐蝕性能(耐酸鹽腐蝕)提高40％左右。

為了實現上述發明目的，本發明的技術方案包括：將42CrMoE材料鍛壓成型、正火、調質、消應力、氮化、中頻或高頻淬火及低溫回火熱處理。主要步驟如下：

(1)正火：將42CrMoE材料置于電阻爐內加熱到880℃±10℃保溫2～4小時，出爐空冷至室溫。

(2)機加工后進行調質處理，電阻爐內加熱到850℃～880℃保溫2～6小時，出爐油冷至室溫；轉入回火爐內加熱到560℃～600℃保溫2.5～6.5小時，出爐空冷至室溫。

(3)半精加工后進行540℃～570℃保溫3～5小時的消應力處理，爐冷至室溫；粗磨留量0.15～0.20毫米。

(4)清洗材料表面置于添加活性稀土的氮化爐內，進行預氧化處理從450℃開始升溫到510℃～520℃，開始供氨，氨分解率18％～25％，爐壓50～70毫米水柱，保溫16～20小時；再升溫到540℃～550℃氨分解率30％～55％，爐壓60～80毫米水柱，保溫16～20小時，爐冷到250℃以下出爐空冷至室溫，總氮化層深0.4～0.7毫米，硬度HV480～520。

本發明中，活性稀土為用于氮化的常規市售產品，活性稀土原子起到潔凈活化金屬表面、催化劑作用，加速[N]原子在金屬表層擴散、提高金屬表面活性原子濃度，為[N]原子大量滲入金屬提供通道，加快滲速。

(5)不經加工而進行中頻或高頻淬火處理，感應加熱到830℃～850℃，采用水溶性淬火劑進行噴射冷卻，淬硬層深1.5～2.0毫米，淬火后進行校直處理。然后，在240℃～280℃回火，保溫時間1～2小時，硬度HRC60以上。

所述水溶性淬火劑可以為PAG類水溶性淬火劑，如：質量濃度為3％～5％的聚醚水溶液。

本發明工藝與現有技術相比，具有以下技術效果：

1、提高表面硬度和耐磨性，降低產生淬火裂紋。用本發明工藝處理的42CrMoE鋼材料，表面硬度值達到HRC60以上，表面層深達1.8毫米以上。傳統高頻淬火表面硬度值僅在HRC50左右，氮化處理表面硬度HV500上下，層深也只有0.5毫米左右。傳統高頻淬火表面形成的是淬火馬氏體組織(圖1)，經過低溫回火使用。淬火過程中需要加熱到880℃～900℃噴液冷卻，加熱溫度高存在隱形淬火裂紋危險或是直接產生裂紋。由于氮化降低了鋼的臨界點，復合處理降低了淬火的溫度，這有利于減小工件淬火變形和淬火裂紋的產生；復合處理后的組織分析指出，滲氮時形成的ε及γ相均在亞溫加熱時溶入奧氏體和鐵素體中，同時使滲氮層加厚。淬火表面形成的是淬火馬氏體組織加鐵氮化合物(圖2)，經過低溫回火使用。鐵氮化合物占據低溫淬火形成的鐵素體位相，硬質氮化物加回火馬氏體形成了高硬度和提高耐磨性34％(表1，圖5，圖6)。

2、提高耐腐蝕性能40％。經過氮化處理后表層形成滲氮時形成的ε及γ相均在亞溫加熱時溶入奧氏體和鐵素體中，同時使滲氮層加厚，從而提高耐腐蝕性能(表2)。

3、提高回火穩定性。從200℃～400℃每隔50℃檢測一點，結果顯示從300℃開始高頻處理樣品硬度值明顯快速下降。而復合處理樣品硬度值沒有明顯下降。對桿類零件進行規范的穩定化處理后再進行長時間的氮化過程，在進行中頻或高頻處理過程中產生的變形量(2.5mm長)一般均能控制在0.15mm范圍內。