[發(fā)明專利]一種提高20CrMnMo鋼強度的處理方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710207833.9
• 申請日: 2017-03-31
• 公開（公告）號: CN107299204A
• 公開（公告）日: 2017-10-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蔣顯全;李亞微;成卓;齊保;佘欣未
• 申請（專利權(quán)）人: 西南大學(xué)
• 主分類號: C21D6/00
• 分類號: C21D6/00;C21D6/04;C21D1/18;C22C38/04;C22C38/02;C22C38/44
• 代理公司: 重慶華科專利事務(wù)所50123
• 代理人: 康海燕

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金屬的熱處理領(lǐng)域，具體涉及一種提高20CrMnMo鋼強度的處理方法。

背景技術(shù)

20CrMnMo鋼用途廣泛，對其力學(xué)性能的要求也越來越高，現(xiàn)有的20CrMnMo鋼的處理方法為滲碳后淬火，然后低溫回火，使得鋼件表現(xiàn)出較高的強度、硬度和耐磨性，鋼件淬火后，會保留一定量的殘余奧氏體，殘余奧氏體屬于不穩(wěn)定相，在后續(xù)的加工或服役過程中會轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，影響工件的尺寸穩(wěn)定性，同時因為奧氏體的不穩(wěn)定易發(fā)生組織轉(zhuǎn)變而導(dǎo)致的體積變化，造成金屬碎裂，再者，還有許多物理性能特別是熱性能和磁性下降。

現(xiàn)有技術(shù)中，一般通過冷處理(室溫～—70℃)來減少殘余奧氏體量，并提高硬度。深冷處理不僅能夠達(dá)到冷處理的目的，而且還能夠進(jìn)一步降低殘余奧氏體量，并有超細(xì)微的碳化物析出，能夠顯著提高20CrMnMo鋼的力學(xué)性能。

涉及到20CrMnMo鋼冷處理的工藝有兩種，1、淬火+冷處理+低溫回火處理，2、淬火+低溫回火處理+深冷處理+低溫回火處理。但是，目前的熱處理工藝均有一定的局限性，工藝1只通過冷處理減少殘余奧氏體。工藝2在淬火后先進(jìn)行一次低溫回火，減小材料的殘余應(yīng)力，再進(jìn)行深冷處理，達(dá)到上述目的，但是對于20CrMnMo鋼來說，淬火后的低溫回火，產(chǎn)生殘余奧氏體相對比較穩(wěn)定，隨后的深冷處理并不能顯著減少殘余奧氏體量，相應(yīng)硬度的增量也很少，進(jìn)行深冷處理的作用并不明顯。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種提高20CrMnMo鋼強度的處理方法，其能夠有效提高20CrMnMo鋼的強度、硬度和耐磨性，延長20CrMnMo鋼的使用壽命。

本發(fā)明所述的提高20CrMnMo鋼強度的處理方法，所述處理方法按照滲碳、淬火、低溫深冷處理、低溫回火的順序進(jìn)行，包含如下步驟：

步驟一，將已完成滲碳淬火并已冷卻至室溫的20CrMnMo鋼工件放入可控溫的低溫設(shè)備中，鋼工件之間設(shè)有一定間隙；

步驟二，打開低溫設(shè)備的制冷系統(tǒng)，在—40±5℃預(yù)冷并保溫2～30min，保溫時間根據(jù)20CrMnMo鋼工件的尺寸設(shè)定；

步驟三，將預(yù)冷后的20CrMnMo鋼工件以5～20℃/min的速率降溫至—230℃～—100℃，保溫時間為6～48h；

步驟四，關(guān)閉低溫設(shè)備的制冷系統(tǒng)，使得20CrMnMo鋼工件自然升溫，溫度升至—45℃以上時，取出鋼工件；

步驟五，待步驟四取出的20CrMnMo鋼工件升至室溫后進(jìn)行低溫回火處理，處理方法為將20CrMnMo鋼工件加熱至200±5℃，保溫2～10h，空冷至室溫。

進(jìn)一步，步驟二所述的低溫設(shè)備為箱式絕熱容器。容器四周導(dǎo)熱性差、絕熱效果好，保證20CrMnMo鋼工件溫度的穩(wěn)定性

進(jìn)一步，步驟二所述的制冷系統(tǒng)采用冷卻介質(zhì)制冷或卡諾循環(huán)制冷，所述冷卻介質(zhì)為液氮、液氨或干冰。

進(jìn)一步，步驟三所述的深冷處理的溫度為—165℃，保溫時間為24h。

進(jìn)一步，步驟五所述的回火處理的溫度為200℃，保溫時間為4h。

所述的20CrMnMo鋼中各組分的質(zhì)量百分比為，C含量為0.17～0.23％，Si含量為0.17～0.37％，Mn含量為0.90～1.20％，Cr含量為1.10～1.40％，Ni含量為0.008～0.030％，Mo含量為0.20～0.30％，余量為Fe。

本發(fā)明的有益效果是：

1、將常規(guī)熱處理與深冷處理方法結(jié)合，深冷處理前進(jìn)行預(yù)冷，保證了20CrMnMo鋼工件心部和表面溫度一致，使得組織轉(zhuǎn)變時間相同，避免產(chǎn)生裂紋，同時使得經(jīng)滲碳淬火后的20CrMnMo鋼工件中的板條馬氏體得到均勻細(xì)化，并可降低其殘余奧氏體含量，還有超細(xì)微的碳化物析出，進(jìn)而提高了20CrMnMo鋼的強度、硬度和耐磨性，提高了20CrMnMo鋼加工成的零件的使用壽命。

2、只需進(jìn)行一次深冷＋回火處理，簡化工藝步驟。

3、操作簡便，成本低廉，無三廢排放和環(huán)境污染。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作詳細(xì)說明。

實施例1，一種提高20CrMnMo鋼強度的處理方法，其包含如下步驟：

步驟一，將已完成滲碳淬火并已冷卻至室溫的20CrMnMo鋼工件放入可控溫的低溫設(shè)備中，20CrMnMo鋼工件之間設(shè)有一定間隙；

步驟二，打開低溫設(shè)備的制冷系統(tǒng)，在—40℃預(yù)冷并保溫15min；

步驟三，將預(yù)冷后的20CrMnMo鋼工件以10℃/min的速率降溫至—100℃，保溫時間為10h；