專利名稱：一種碳素結(jié)構(gòu)鋼的熱處理工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋼材工件熱處理技術(shù)領(lǐng)域，具體的講涉及一種碳素結(jié)構(gòu)鋼的熱處理工藝。
背景技術(shù)：
中碳結(jié)構(gòu)鋼，機(jī)械性能較好，且價(jià)格低、來(lái)源廣，所以廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造中各種重要的結(jié)構(gòu)零件，特別是那些在交變負(fù)荷下工作的連桿、螺栓、齒輪及軸類等；但它的最大弱點(diǎn)是淬透性低，所以淬火時(shí)需采用冷卻速度大的淬火介質(zhì)。水是應(yīng)用最早、最廣泛、最經(jīng)濟(jì)的淬火介質(zhì)，它價(jià)廉易得、無(wú)毒、不燃燒、物理化學(xué)性能穩(wěn)定、冷卻能力很強(qiáng)，因此中碳結(jié)構(gòu)鋼在工業(yè)應(yīng)用當(dāng)中普遍采用水或水溶性淬火介質(zhì)。目前大部分公司都是采用箱式爐加熱后水基淬火處理，但箱式爐需人工操作，導(dǎo)致產(chǎn)品合格率下降；箱式爐的能耗大，生產(chǎn)成本高；不能很好的進(jìn)行低成本自動(dòng)化生產(chǎn)。隨著工業(yè)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，很多生產(chǎn)廠家都擁有了密封箱式多用爐設(shè)備；但由于水加熱后會(huì)產(chǎn)生大量水蒸氣，水蒸氣在密封箱式多用爐內(nèi)會(huì)產(chǎn)生很高的壓力造成設(shè)備爆炸的危險(xiǎn)，所以密封箱式爐是決對(duì)禁止采用水性介質(zhì)熱處理，這樣就限制了中碳結(jié)構(gòu)鋼在密封箱式多用爐進(jìn)行自動(dòng)化熱處理，長(zhǎng)期以來(lái)密封箱式多用爐用來(lái)化學(xué)熱處理，未用于碳素結(jié)構(gòu)鋼的調(diào)質(zhì)處理。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供了一種適用于密封箱式多用爐設(shè)備對(duì)中碳結(jié)構(gòu)鋼進(jìn)行淬火并能保證熱處理后產(chǎn)品質(zhì)量的一種碳素結(jié)構(gòu)鋼的熱處理工藝。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種碳素結(jié)構(gòu)鋼的熱處理工藝，該工藝步驟依次包括淬火、自檢、清洗、回火、檢驗(yàn)，所述淬火步驟在密封箱式多用爐內(nèi)進(jìn)行，淬火溫度控制在840°C 900°C，保溫時(shí)間為 60-120min，采用油作為淬火介質(zhì)進(jìn)行冷卻，冷卻的油溫控制在60°C 100°C，冷卻時(shí)間控制在 20min-30min。采用上述工藝，關(guān)鍵在于在淬火過(guò)程中采用了自動(dòng)化更高的密封箱式多用爐， 這樣能大大提高中碳結(jié)構(gòu)鋼零件的熱處理效率，由于如背景技術(shù)中所指出的水作為淬火介質(zhì)不能應(yīng)用于密封箱式多用爐內(nèi)，在本淬火工藝中的冷卻介質(zhì)采用了油，為保證將油作為冷卻介質(zhì)經(jīng)該方式淬火后的工件達(dá)到淬火標(biāo)準(zhǔn)和要求，本方案中將溫度控制在 840°C 900°C，保溫時(shí)間為60min-120min，冷卻油溫控制在60°C 100°C，冷卻時(shí)間控制在 20-30min。下面是本發(fā)明用于中碳結(jié)構(gòu)鋼工件與傳統(tǒng)調(diào)質(zhì)處理的數(shù)據(jù)傳統(tǒng)工藝設(shè)備為一般加熱爐，表面硬度(淬火態(tài))35HRC 50HRC ；550°C回火后工件表面硬度:18HRC 28HRC。采用本方案的設(shè)備結(jié)合該工藝，表面硬度(淬火態(tài))55HRC 58HRC ；550°C回火后工件表面硬度30HRC 32HRC。
通過(guò)以上數(shù)據(jù)對(duì)比可知，本發(fā)明突破傳統(tǒng)水基介質(zhì)淬火+回火的思路，將中碳結(jié)構(gòu)鋼置于密封箱式多用爐內(nèi)進(jìn)行油淬+高溫回火(回火采用現(xiàn)有設(shè)備及相關(guān)工藝)；本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，通過(guò)本發(fā)明制作出的中碳結(jié)構(gòu)鋼產(chǎn)品不僅具有硬度更高更均勻、淬火淬透性好的優(yōu)點(diǎn)，而且具有更好的綜合力學(xué)性能的優(yōu)點(diǎn)，關(guān)鍵是采用該工藝將密封箱式多用爐應(yīng)用在了淬火工藝上，減少了操作人員、提高了生產(chǎn)效率、保證了產(chǎn)品質(zhì)量，具有生產(chǎn)成本低、效率高等優(yōu)點(diǎn)。所述淬火溫度為860°C，保溫時(shí)間為IOOmin。所述冷卻的油溫為80°C，冷卻時(shí)間控制在25min。所用碳素結(jié)構(gòu)鋼是含碳量0.30% 0.60%、硅含量0. 17 % 0. 37 %、錳含量 0. 50% 0. 80%, Cr 彡 0. 25%, P 彡 0. 035%, S 彡 0. 0；35%的中碳結(jié)構(gòu)鋼。有益效果本發(fā)明通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)中碳結(jié)構(gòu)鋼淬火工藝的改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了密封箱式多用爐在中碳結(jié)構(gòu)鋼淬火步驟上的應(yīng)用，在保證產(chǎn)品質(zhì)量要求的同時(shí)大大提高了生產(chǎn)效率。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一種碳素結(jié)構(gòu)鋼的熱處理工藝，該工藝步驟依次包括淬火、自檢、清洗、 回火、檢驗(yàn)，所述淬火步驟在密封箱式多用爐內(nèi)進(jìn)行，淬火溫度控制在840°C 900°C，保溫時(shí)間為60-120min，采用油作為淬火介質(zhì)進(jìn)行冷卻，冷卻的油溫控制在60°C 100°C，冷卻時(shí)間控制在20min-30min。所述淬火溫度為860°C，保溫時(shí)間為IOOmin。所述冷卻的油溫為80°C，冷卻時(shí)間控制在25min。所用碳素結(jié)構(gòu)鋼是含碳量0.30% 0.60%、硅含量0. 17 % 0. 37 %、錳含量 0. 50% 0. 80%, Cr 彡 0. 25%, P 彡 0. 035%, S 彡 0. 0；35%的中碳結(jié)構(gòu)鋼。本發(fā)明是中碳結(jié)構(gòu)鋼在密封箱式多用爐內(nèi)進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理；本發(fā)明工藝實(shí)施方法為淬火溫度比中碳結(jié)構(gòu)鋼常規(guī)淬火溫度提高20°C 60°C，保溫時(shí)間比常規(guī)45鋼材料淬火延長(zhǎng)一倍；即溫度加熱到840°C 900°C，其具體加熱溫度和保溫時(shí)間還需參考根據(jù)工件外形尺寸予以確定。首先選擇淬火介質(zhì)，用一種較大冷速的快速淬火油，將中小型中碳結(jié)構(gòu)鋼零部件放入密封箱式多用爐內(nèi)，設(shè)定淬火溫度及保溫時(shí)間、浙油時(shí)間、淬后清洗溫度及時(shí)間和烘干時(shí)間等參數(shù)，其整體工藝為產(chǎn)品準(zhǔn)備一進(jìn)爐一升溫一保溫一淬火一自檢一清洗一回火一檢驗(yàn)大致分為三個(gè)階段開(kāi)始階段密封箱式多用爐對(duì)結(jié)構(gòu)鋼進(jìn)行調(diào)質(zhì)工藝參數(shù)的設(shè)定，如設(shè)置淬火溫度、 保溫時(shí)間、淬火油槽溫度、淬火保持時(shí)間、回火溫度及時(shí)間等。淬火階段(在密封箱式多用爐內(nèi)進(jìn)行)待加熱和保溫程序結(jié)束后，工件在設(shè)定時(shí)間下進(jìn)行淬火處理，淬火結(jié)束后，按程序進(jìn)行浙油；然后進(jìn)入清洗機(jī)自動(dòng)進(jìn)行噴淋、清洗、烘干等操作?；鼗痣A段回火前會(huì)自檢淬火硬度，回火處理采用配套的回火爐(也可采用常規(guī)回火爐)按程序回火處理后輸出產(chǎn)品。該工藝在密封箱式多用爐內(nèi)用油類介質(zhì)淬火的工件硬度，單件差為IHRC 2HRC、 批次硬度差為IHRC 3HRC ；該方法淬火均勻，淬透性好，距表面20mm內(nèi)的金相組織為均勻的回火索氏體。這種方法的創(chuàng)新點(diǎn)是對(duì)中碳結(jié)構(gòu)鋼在密封箱式多用爐內(nèi)油淬的一種熱處理方法，該工藝的主要優(yōu)點(diǎn)是可以對(duì)中小型工件進(jìn)行大批量生產(chǎn)，效率高，且產(chǎn)品合格率高， 成本低。以無(wú)渣軌道張拉鎖件螺母(材質(zhì)45鋼)為例，該45鋼的熱化學(xué)成分(重量％ ) 為0· 47% C、0. 25% Si、0. 65% Μη、0· 20% Cr、0. 15% Ni、0. 030% Ρ、0· 030% S。將螺母工件準(zhǔn)備好以后，設(shè)定密封箱式多用爐以下調(diào)質(zhì)工藝參數(shù)淬火溫度為860°C，保溫時(shí)間為IOOmin。淬火油槽溫度80°C，冷卻時(shí)間25min，并打開(kāi)油槽攪拌風(fēng)扇及油槽冷卻循環(huán)泵?；鼗饻囟葹?50°C，回火時(shí)間lOOmin，整個(gè)回火過(guò)程須保證攪拌風(fēng)扇正常運(yùn)行。然后將螺母立放于料框中，螺母排列均勻，間隔整齊，將專用料筐安放于料盤之上，確認(rèn)其穩(wěn)定可靠，然后作進(jìn)爐準(zhǔn)備，待換氣后，調(diào)出微機(jī)工藝程序，按“處理開(kāi)始”，處理自動(dòng)開(kāi)始，同時(shí)打開(kāi)記錄儀；待加熱和保溫程序結(jié)束后，“搬出指令”信號(hào)燈自動(dòng)閃爍，按下按鈕，工件從加熱室被搬出到前室升降機(jī)，然后升降機(jī)自動(dòng)下降，按設(shè)定的淬火油溫度 (80°c )和設(shè)定時(shí)間(25min)下淬火，淬火結(jié)束后，升降機(jī)自動(dòng)上升，浙油開(kāi)始，隨后按程序自動(dòng)出爐，然后進(jìn)入清洗機(jī)自動(dòng)進(jìn)行噴淋、清洗、烘干等操作；淬火等系列操作結(jié)束后自動(dòng)進(jìn)入與密封箱式爐配套系列的回火爐(也可采用常規(guī)回火爐)，回火前會(huì)自檢淬火硬度，自動(dòng)裝入工件后在設(shè)定回火溫度(550°C )和回火時(shí)間(IOOmin)下進(jìn)行回火處理，回火時(shí)整個(gè)過(guò)程確認(rèn)攪拌風(fēng)扇運(yùn)行，回火結(jié)束后輸出產(chǎn)品。在不同溫度、時(shí)間條件下通過(guò)本方案的工藝所檢測(cè)出的幾組數(shù)據(jù)1、淬火溫度對(duì)表面硬度的影響淬火溫度保溫時(shí)間淬火介質(zhì)淬火油溫840100淬火油 80860100淬火油 80900100淬火油 802、保溫時(shí)間對(duì)表面硬度影響淬火溫度保溫時(shí)間淬火介質(zhì)淬火油溫86060淬火油 80860100淬火油 80860120淬火油 803、淬火介質(zhì)溫度對(duì)表面硬度影響淬火溫度保溫時(shí)間淬火介質(zhì)淬火油溫860 100 淬火油 60 50-52HRC860 100 淬火油 80 55-58HRC860 100 淬火油 100 55-58HRC由上數(shù)據(jù)可知在本方案工藝條件范圍內(nèi)均能到工件硬度標(biāo)準(zhǔn)要求，且比傳統(tǒng)工藝熱處理后的工件硬度更高。
表面硬度 46-48HRC 55-58HRC 53-55HRC
表面硬度 46-48HRC 55-58HRC 55-58HRC
表面硬度
權(quán)利要求
1.一種碳素結(jié)構(gòu)鋼的熱處理工藝，該工藝步驟依次包括淬火、自檢、清洗、回火、檢驗(yàn)，其特征在于所述淬火步驟在密封箱式多用爐內(nèi)進(jìn)行，淬火溫度控制在840°C 900°C， 保溫時(shí)間為60-120min，采用油作為淬火介質(zhì)進(jìn)行冷卻，冷卻的油溫控制在60°C 100°C， 冷卻時(shí)間控制在20min-30min。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳素結(jié)構(gòu)鋼的熱處理工藝，其特征在于所述淬火溫度為860°C，保溫時(shí)間為IOOmin。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳素結(jié)構(gòu)鋼的熱處理工藝，其特征在于所述冷卻的油溫為80°C，冷卻時(shí)間控制在25min。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的一種碳素結(jié)構(gòu)鋼的熱處理工藝，其特征在于所用碳素結(jié)構(gòu)鋼是含碳量0. 30 % 0. 60 %、硅含量0. 17 % 0. 37 %、錳含量0. 50 % 0. 80 %、 Cr彡0. 25%,P彡0. 035%, S彡0. 0；35%的中碳結(jié)構(gòu)鋼。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種碳素結(jié)構(gòu)鋼的熱處理工藝，該工藝步驟依次包括淬火、自檢、清洗、回火、檢驗(yàn)，所述淬火步驟在密封箱式多用爐內(nèi)進(jìn)行，淬火溫度控制在840℃～900℃，保溫時(shí)間為60-120min，采用油作為淬火介質(zhì)進(jìn)行冷卻，冷卻的油溫控制在60℃～100℃，冷卻時(shí)間控制在20min-30min。本發(fā)明通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)中碳結(jié)構(gòu)鋼淬火工藝的改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了密封箱式多用爐在中碳結(jié)構(gòu)鋼淬火步驟上的應(yīng)用，在保證產(chǎn)品質(zhì)量要求的同時(shí)大大提高了生產(chǎn)效率。
文檔編號(hào)C21D1/18GK102409143SQ20101029165
公開(kāi)日2012年4月11日 申請(qǐng)日期2010年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月26日
發(fā)明者向陽(yáng), 周貽軍, 熊勁松, 王濤, 田中城 申請(qǐng)人:成都市新筑路橋機(jī)械股份有限公司