[發明專利]鋼鐵等溫淬火-回火冷卻工藝

有效

• 申請號: 201210105039.0
• 申請日: 2012-04-12
• 公開（公告）號: CN102605145A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 王長文
• 申請（專利權）人: 王長文
• 主分類號: C21D1/20
• 分類號: C21D1/20;C21D11/00
• 代理公司: 南昌洪達專利事務所 36111
• 代理人: 劉凌峰

1.一種鋼鐵等溫淬火-回火冷卻工藝，其特征是工藝為：

(一)淬透性差的鋼鐵等溫淬火加熱溫度EF按下列原則確定；

熱處理難度系數N≥300mm，淬火加熱溫度EF確定比該鋼號淬火加熱溫度高50℃～80℃；

熱處理難度系數N＜300mm，淬火加熱溫度EF??確定比該鋼號淬火加熱溫度高20℃～50℃；

(二)采用兩次階梯預熱，減小因加熱造成的內應力，為淬火水冷作準備；

當加熱溫度EF為800℃時，則階梯預熱溫度AB和CD分別為400℃和600℃；

當加熱溫度EF為950℃時，則階梯預熱溫度AB和CD分別為500℃和700℃；

當加熱溫度EF為800℃～950℃之間時，以此類推階梯AB和CD的預熱溫度；

(三)兩次階梯預熱的升溫速度OA和BC均為100℃～150℃/h；從600℃～700℃升至800℃～950℃的升溫速度DE為150℃～200℃/h；

(四)淬火(預熱)保溫時間；

淬火(預熱)保溫時間按下列公式計算：

　　τ總　＝　Kz+Az(Ay)×D×K　　

式中?τ總　—?保溫過程的總時間（mm）；

　　　　Kz(Ky)?—?淬火（預熱）保溫時間基數（min）；

　　　　Az(Ay)?—?淬火（預熱）保溫時間系數（min/mm）；

　　　　D?—?工件有效厚度（mm）；

　　　　K?—?工件裝爐修正系數；

(五)確定出爐淬火在質量分數5%～10%NaCl水溶液中冷卻時間F1G1；

計算工件水冷時間公式：

　　　T＝a×N

式中　T?—?工件水冷時間（min）；

　　　N?—?熱處理難度系數（mm）；

　　　a?—?冷卻系數（min/mm）；

　當N≥300mm，碳素鋼a值取0.005～0.009mim/mm；合金鋼a值取0.002～0.006mim/mm；

　當N＜300mm，碳素鋼a值取0.008～0.02mim/mm；合金鋼a值取0.002～0.015mim/mm；

　（六）確定出水后回溫到點H的溫度為貝氏體轉變點以上50℃～100℃，但須低于珠光體轉變溫度，即C-曲線彎折處溫度；

當熱處理難度系數N≥300mm，回溫溫度點H取上限；反之，取下限；

回溫溫度升到確定點H，立即入質量分數5%～10%NaCl水溶液中冷卻，防止發生珠光體和上貝氏體的轉變；

?????（七）確定第二次水冷時間H2I2；

當熱處理難度系數N≥300mm，確定在質量分數5%～10%NaCl水溶液中冷卻時間H2I2為第一次水冷時間F1G1的50%～80%；

當熱處理難度系數N＜300mm，確定在5%～10%NaCl水溶液中冷卻時間H2I2為第一次水冷時間F1G1的40%～70%；

　　（八）確定第二次回溫溫度，實際是確定利用余熱進行等溫的溫度；

當熱處理難度系數N≥300mm，回溫溫度JK確定比Ms點高10℃～30℃；

當熱處理難度系數N＜300mm，回溫溫度JK確定比Ms點高20℃～40℃；

（九）在上述確定的等溫溫度下，確定等溫時間J1K1為貝氏體轉變開始和終了線所需時間的50%～70%；回溫溫度停止上升，工件靜置空冷，以確保在等溫時間內，降溫不低于Ms點，即開始計算等溫時間；

　　（十）等溫后，中、低碳鋼、低合金鋼采用質量分數5%～10%NaCl水溶液冷卻；高碳鋼、中合金鋼采用快速空冷；高合金鋼、高速鋼采用空冷；以上冷卻至室溫，立即轉入回火工序；

（十一）根據強度和硬度的要求以及其他特殊要求，確定回火溫度和保溫時間；

鋼的回火溫度與硬度的關系，可以在有關資料中查到，也可以通過試驗確定；對于一些重要的結構零件，由于它們具有高的機械性能，回火溫度不能僅僅根據硬度來確定；這時，必須通過測定它們在不同溫度下回火后的機械性能(強度、塑性、韌性)的試驗來確定；

回火時間的確定；

回火保溫時間隨爐子類型、工件大小、裝爐量多少和對工件的要求而定，其原則是保證透燒、均勻，并沿整個截面獲得一致的機械性能；

回火保溫時間可按經驗公式確定：

?????th?=?Kh?+?Ah?×?D

式中?th?—?回火保溫時間(min)；

???Kh?—?回火保溫時間基數(min)；

?????Ah?—?回火保溫時間系數(min/mm)；

?????D??—?工件的有效厚度(mm)；

?????回火保溫時間基數Kh與回火保溫時間系數Ah見表3；??

????表3??回火保溫時間基數Kh與回火保溫時間系數Ah

???（十二）如是450℃～650℃回火：

采用一次預熱，減小產生內應力，為回火后水冷作準備；

確定預熱溫度MN為回火溫度PQ的60%～70%，但須避開脆性溫度區域，

確定預熱保溫時間M1N1為回火保溫時間P1Q1的1.2倍，則回火保溫時間P1Q1可減少40%；

預熱升溫LM和回火升溫NP的速度均為100℃～150℃/h；

　　（十三）為避免出現第二類回火脆性，碳素鋼、合金鋼采用質量分數5%～10%NaCl水溶液冷卻；

確定水冷時間Q1R1為淬火時第一次水冷時間F1G1的40℃～80%；

　　（十四）確定出水后回溫溫度，實際是確定利用余熱二次貝氏體淬火的等溫溫度和消除回火后由于水冷處理在工件內部產生內應力的自回火溫度，將自回火和二次貝氏體轉變等溫淬火兩道工序合并為一道工序，兩道工序合并為一道工序，先要確定：（1）如果是以二次貝氏體轉變等溫淬火為主，兼顧自回火的原則，確定這一回溫溫度ST為240℃～280℃；（2）如果是以自回火為主，兼顧二次貝氏體轉變等溫淬火的原則，確定這一回溫溫度ST為180℃～240℃；

（十五）回溫停止上升，立即將工件移至靜置空冷至室溫，以確保從180℃～280℃降溫至160℃不得少于60分鐘。

2.根據權利要求1所述的鋼鐵等溫淬火-回火冷卻工藝，其特征是NaCl水溶液溫度控制在18℃～38℃。