[發(fā)明專利]大尺寸GCr15鋼的熱處理工藝

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310697744.9
• 申請(qǐng)日: 2013-12-18
• 公開（公告）號(hào): CN103710499A
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄧沛然;曹陽(yáng)根;言智;徐培全
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海工程技術(shù)大學(xué)
• 主分類號(hào): C21D1/19
• 分類號(hào): C21D1/19;C21D6/00
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31227
• 代理人: 吳瑾瑜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金屬加工領(lǐng)域，尤其是鋼材熱處理技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種中合金工具鋼的熱加工方法。

背景技術(shù)

GCr15鋼是一種耐磨軸承鋼，也可以作為工具鋼和冷作模具鋼使用。作為一種耐磨材料，要求材料表面有著高的硬度。

對(duì)于普通的GCr15鋼，當(dāng)尺寸較小時(shí)，如小于截面寬度為20mm的材料，在淬火和回火后，要確保硬度在HRC58以上是非常容易實(shí)現(xiàn)的；當(dāng)截面尺寸大于20mm時(shí)，按普通淬火工藝，就難以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品高合格率的要求下得到HRC58以上的硬度。隨著硬度的下降，材料的耐磨性能必然下降，通常解決這個(gè)問題的方法是在GCr15鋼中增加能提高材料淬透性的元素，但這會(huì)使材料成本增加。

鑒于GCr15鋼是一種得到大量應(yīng)用的合金鋼，在不增加材料加工成本的基礎(chǔ)上探討一種新的這種材料的熱加工工藝提高這種材料的性能是有意義的。GCr15鋼的常規(guī)淬火工藝是在油中進(jìn)行淬火，由于油的導(dǎo)熱能力較差，所以在材料尺寸變大以后，材料的淬透性一般會(huì)下降。

如果對(duì)GCr15鋼先進(jìn)行水淬，在表層淬透后再及時(shí)進(jìn)行油淬，則在獲得表面高硬度的同時(shí)又降低淬火的應(yīng)力，獲得預(yù)定的表層耐磨性能。中間所加水淬工藝的成本極低，因?yàn)樗梢苑磸?fù)使用且熱處理車間都有水淬工序。這種雙液淬火在熱處理工藝中對(duì)GCr15鋼還未見應(yīng)用報(bào)道和專利。通過這一工藝可以提高大尺寸GCr15鋼的使用性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種具有高硬度及高耐磨性能GCr15軸承鋼的熱處理工藝。

這種熱處理工藝采用了雙液淬火的方法，通過在GCr15鋼的熱處理淬火過程中，先用導(dǎo)熱性好的水介質(zhì)對(duì)材料進(jìn)行先期淬火，在表層淬硬后再進(jìn)行油淬，以完成最后的淬火工藝，然后回火。本發(fā)明可使大尺寸GCr15鋼的表層達(dá)到高硬度，相對(duì)現(xiàn)行工藝，提高了這種材料的耐磨性能。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為，大尺寸GCr15鋼的熱處理工藝,包括具體如下步驟：

a）將大尺寸的GCr15鋼加熱到835～850℃，保溫30～60分鐘；優(yōu)選的，將大尺寸的GCr15鋼涂上碳粉或者用木炭覆蓋后加熱到835～850℃并保溫35～45分鐘；優(yōu)選的，將大尺寸的GCr15鋼加熱到840℃；所述的大尺寸GCr15鋼直徑為20～150mm，優(yōu)選為20～100mm；

b）進(jìn)行水淬，水溫為20～60℃；

c）當(dāng)產(chǎn)品表面的顏色變暗，紅色完全消失時(shí)，立即將產(chǎn)品從水中提出進(jìn)行油淬，油溫為20～60℃，直至GCr15鋼的溫度不高于油溫。

d）淬火后將產(chǎn)品進(jìn)行回火，優(yōu)選的，回火條件為：在170～200℃下保持1.5～3小時(shí)，更優(yōu)選的，在180℃下保持2小時(shí)。

由于水的淬透性要優(yōu)于油，所以先期進(jìn)行水淬，可以獲得GCr15鋼表面優(yōu)異的淬硬性，在表面淬硬后然后趕快進(jìn)行油淬，油的淬硬性小于水，但油淬導(dǎo)致的材料內(nèi)部應(yīng)力也將小于水淬。水淬加油淬可以充分利用水和油這兩種介質(zhì)的淬火特性，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品完好條件下的表面硬度要求。

結(jié)果顯示，經(jīng)過本發(fā)明雙液淬火的熱工藝處理的大尺寸GCr15鋼具有良好的微觀組織和良好力學(xué)性能，鋼硬度和耐磨性能都有了很大的提高。該工藝成本低易實(shí)現(xiàn)，可大幅度提高大尺寸GCr15鋼（冷作模具鋼、軸承鋼或工具鋼）的使用性能。

具體實(shí)施方式

下面通過實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明，其目的在于更好地理解本發(fā)明的內(nèi)容而非限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

實(shí)施例1

a）將直徑為60mm的GCr15鋼表面涂上碳粉裝入電爐，或?qū)Cr15鋼裝入電爐后用木炭覆蓋。

b）將電爐加熱至840℃，并保溫40分鐘；保溫后，置于20～50℃的水中，對(duì)GCr15鋼進(jìn)行水淬。

c）觀察水淬過程中鋼的顏色變化，在鋼表面顏色變暗，紅色完全消失時(shí)，迅速將產(chǎn)品從水池中取出，置于20～40℃的油中進(jìn)行油淬，直至GCr15鋼的溫度不高于油溫。

d）淬火后將試樣后迅速進(jìn)行回火，回火溫度為180℃,回火時(shí)間2小時(shí)。

對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行取樣，進(jìn)行硬度，耐磨性能等測(cè)定。其測(cè)試結(jié)果見表1所示

實(shí)施例2

a）將直徑為60mm的GCr15鋼表面涂上碳粉裝入電爐，或?qū)Cr15鋼裝入電爐后用木炭覆蓋，

b）將電爐加熱至840℃，并保溫40分鐘；保溫后，置于20～50℃的水中對(duì)GCr15鋼進(jìn)行水淬。

c）觀察水淬過程中鋼的顏色變化，在鋼表面顏色變暗，紅色完全消失時(shí)，迅速將產(chǎn)品從水池中取出，置于20～40℃的油中進(jìn)行油淬，直至GCr15鋼的溫度不高于油溫。