[發明專利]一種利用一次熱循環對AISI4140及AISI4340結構鋼鍛件進行調質的工藝方法

有效

• 申請號: 201310397797.9
• 申請日: 2013-09-05
• 公開（公告）號: CN103421940A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發明（設計）人: 王立新;劉巖;姚偉;高全德;孫振環;田建寧;薛正國
• 申請（專利權）人: 中原特鋼股份有限公司
• 主分類號: C21D8/00
• 分類號: C21D8/00;C21D1/25
• 代理公司: 鄭州科維專利代理有限公司 41102
• 代理人: 蔡淑媛

技術領域

本發明屬于軸鍛件制造技術領域，特別涉及利用一次熱循環對大規格鍛件進行調質，縮短制造周期，降低制造成本的一種工藝方法。

背景技術

傳統大規格軸鍛件進行調質的制造工藝路線均采用鍛造后熱處理，粗加工后再進行調質。不但制造周期長，同時需經過二次以上的熱循環，增加鍛件表面氧化脫碳傾向，制造成本高。本發明鍛后直接進行擴氫退火+調質處理，采用一次熱循環進行調質，不但能夠降低制造成本，同時能縮短工藝流程，其力學性能同樣能夠達到粗加工后調質的效果。

發明內容

本發明的目的在于提供一種利用一次熱循環對大規格結構鋼鍛件進行調質的工藝方法，其鍛件力學性能同樣能夠達到粗加工鍛件調質的效果，同時能夠縮短生產周期和降低制造成本。

本發明的目的是這樣實現的：

一種利用一次熱循環對大規格結構鋼鍛件進行調質的工藝方法，包括如下的步驟：

步驟一：鍛造采用控溫鍛造

主要控制鍛造最后成型過程的變形量及溫度，控制成型溫度在700～850℃，變形量控制在20～30%，即在高于鋼材再結晶溫度的AC3臨界點附近進行控溫鍛造，以避開臨界變形量；同時在設備允許的條件下，控制變形量在20～30%，利用動態充分再結晶、低溫大變形量及鍛后快冷等工藝措施，將形變與相變有效的結合，實現多重細化晶粒和改善組織，其效果可達到對比例鍛后正火的效果，同時低溫較大變形量，使鍛件心部得到有效壓實。

步驟二：利用鍛后的熱量進行鍛后退火+調質處理

將鍛件鍛后擴氫退火與性能熱處理（即調質）有機結合，實現一次熱循環達到傳統鍛件采用二次熱循環進行調質處理的效果。鍛后快冷至400～650℃，然后在材料臨界點附近（600～700℃）進行待料保溫，整批鍛件鍛造完成后，過冷至300～400℃，按1～2小時/100mm進行保溫，促使心部奧氏體向珠光體轉變，進一步改善鍛后晶粒度及消除粗大的片狀珠光體，為后續淬火做組織準備。其后升溫至調質淬火溫度，進行調質處理；調質處理的淬火溫度采用800～900℃，均、保溫時間采用0.5～1.5小時/100mm，使工件心部達到規定溫度、完成奧氏體轉變，淬火冷卻時采用空-水間隙的水冷方式，進行深度淬火冷卻，代替傳統的水淬油冷，充分挖掘材料潛力。間歇空冷-水冷三次，第一次空冷時間為≤3min，水冷時間為6-20min，第二次空冷時間為4-5min，水冷時間為4-10min，第三次空冷時間為5-6min，水冷時間為3-5min，這樣可避免淬火應力和溫度應力作用下引起的淬火缺陷，能夠深度過冷，充分挖掘材料潛力，淬火后進行高溫回火，使馬氏體分解、殘余奧氏體轉變，從而達到粗加調質的效果。

該發明的優點在于通過本技術方案的實施，利用鍛造熱量，進行后續的鍛后擴氫退火及調質熱處理，實現一次熱循環完成鍛件的調質處理，其調質后產品的力學性能與粗加工后進行調質的力學性能相當。

附圖說明

圖1為鍛后擴氫+調質處理的曲線圖。

圖2為鍛后退火的曲線圖。

圖3為鍛后擴氫及粗加工后進行調質處理的曲線圖。

具體實施方式

????實施例1

交貨規格為Φ500×5800的AISI4140鍛件，在鍛造最后一火次，預留30～100mm的變形余量，鍛造溫度控制在700～800℃進行拔長工序，獲得所需形狀和尺寸，鍛后空冷至鍛件表面450～550℃，然后入爐在650±50℃按0.6～1.0h/100mm進行保溫，保溫后吊下空冷或霧冷，冷至300～400℃后入爐在此溫度下按0.8～1.5h/100mm進行保溫,保溫后升至850±50℃，在此溫度下按

0.6～1.0h/100mm進行均勻，按0.6～1.0h/100mm進行保溫，保溫結束后出爐淬火，采用間歇空冷—水冷方式進行淬火，然后在500±50℃，分別按1.5～2.5h/100mm進行均保溫后，空冷。

實施例2