大尺寸GCr15鋼的熱處理工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及金屬加工領(lǐng)域，公開了一種大尺寸GCr15鋼的熱處理工藝，步驟為：a）將直徑為20～150mm的大尺寸的GCr15鋼加熱到835～850℃，保溫30～60分鐘；b）進行水淬，水溫為20～60℃；c）當產(chǎn)品表面的顏色變暗，紅色完全消失時，立即將產(chǎn)品從水中提出進行油淬；d）淬火后將產(chǎn)品進行回火。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，先用導熱性好的水介質(zhì)對材料進行先期淬火，在表層淬硬后再進行油淬，以完成最后的淬火工藝，然后回火。本發(fā)明可使大尺寸GCr15鋼的表層達到高硬度，相對現(xiàn)行工藝，提高了這種材料的耐磨性能。
【專利說明】大尺寸GCr 1 5鋼的熱處理工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]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)】[0002]GCrl5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。
[0003]對于普通的GCrl5鋼，當尺寸較小時，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以上是非常容易實現(xiàn)的；當截面尺寸大于20mm時，按普通淬火工藝，就難以實現(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，通常解決這個問題的方法是在GCrl5鋼中增加能提高材料淬透性的元素，但這會使材料成本增加。
[0004]鑒于GCrl5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。GCrl5鋼的常規(guī)淬火工藝是在油中進行淬火，由于油的導熱能力較差，所以在材料尺寸變大以后，材料的淬透性一般會下降。
[0005]如果對GCrl5鋼先進行水淬，在表層淬透后再及時進行油淬，則在獲得表面高硬度的同時又降低淬火的應(yīng)力，獲得預定的表層耐磨性能。中間所加水淬工藝的成本極低，因為水可以反復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GCrl5鋼還未見應(yīng)用報道和專利。通過這一工藝可以提高大尺寸GCrl5鋼的使用性能。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明提供一種具有高硬度及高耐磨性能GCrl5軸承鋼的熱處理工藝。
[0007]這種熱處理工藝采用了雙液淬火的方法，通過在GCrl5鋼的熱處理淬火過程中，先用導熱性好的水介質(zhì)對材料進行先期淬火，在表層淬硬后再進行油淬，以完成最后的淬火工藝，然后回火。本發(fā)明可使大尺寸GCrl5鋼的表層達到高硬度，相對現(xiàn)行工藝，提高了這種材料的耐磨性能。
[0008]為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為，大尺寸GCrl5鋼的熱處理工藝，包括具體如下步驟:
[0009]a)將大尺寸的GCrl5鋼加熱到835~850°C，保溫30~60分鐘；優(yōu)選的，將大尺寸的GCr 15鋼涂上碳粉或者用木炭覆蓋后加熱到835~850°C并保溫35~45分鐘；優(yōu)選的，將大尺寸的GCrl5鋼加熱到840°C ;所述的大尺寸GCrl5鋼直徑為20~150mm，優(yōu)選為20 ~IOOmm ;
[0010]b)進行水淬,水溫為20~60°C ；
[0011]c)當產(chǎn)品表面的顏色變暗，紅色完全消失時，立即將產(chǎn)品從水中提出進行油淬，油溫為20~60°C，直至GCrl5鋼的溫度不高于油溫。[0012]d)淬火后將產(chǎn)品進行回火，優(yōu)選的，回火條件為:在170~200°C下保持1.5~3小時，更優(yōu)選的，在180°C下保持2小時。
[0013]由于水的淬透性要優(yōu)于油，所以先期進行水淬，可以獲得GCrl5鋼表面優(yōu)異的淬硬性，在表面淬硬后然后趕快進行油淬，油的淬硬性小于水，但油淬導致的材料內(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，實現(xiàn)產(chǎn)品完好條件下的表面硬度要求。
[0014]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GCrl5鋼具有良好的微觀組織和良好力學性能，鋼硬度和耐磨性能都有了很大的提高。該工藝成本低易實現(xiàn)，可大幅度提高大尺寸GCrl5鋼(冷作模具鋼、軸承鋼或工具鋼)的使用性能。
【具體實施方式】
[0015]下面通過實例對本發(fā)明進一步說明，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)明的保護范圍。 [0016]實施例1
[0017]a)將直徑為60mm的GCr 15鋼表面涂上碳粉裝入電爐，或?qū)Cr 15鋼裝入電爐后用
木炭覆蓋。
[0018]b)將電爐加熱至840°C，并保溫40分鐘；保溫后，置于20~50°C的水中，對GCrl5鋼進行水淬。
[0019]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，迅速將產(chǎn)品從水池中取出，置于20~40°C的油中進行油淬，直至GCrl5鋼的溫度不高于油溫。
[0020]d)淬火后將試樣后迅速進行回火，回火溫度為180°C，回火時間2小時。
[0021]對產(chǎn)品進行取樣，進行硬度，耐磨性能等測定。其測試結(jié)果見表1所示
[0022]實施例2
[0023]a)將直徑為60mm的GCr 15鋼表面涂上碳粉裝入電爐，或?qū)Cr 15鋼裝入電爐后用
木炭覆蓋，
[0024]b)將電爐加熱至840°C，并保溫40分鐘；保溫后，置于20~50°C的水中對GCrl5鋼進行水淬。
[0025]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，迅速將產(chǎn)品從水池中取出，置于20~40°C的油中進行油淬，直至GCrl5鋼的溫度不高于油溫。
[0026]d)淬火后將試樣后迅速進行回火，回火溫度為250°C，回火時間2小時。
[0027]對產(chǎn)品進行取樣，進行硬度，耐磨性能等測定。其測試結(jié)果見表1所示
[0028]實施例3
[0029]a)將直徑為60mm的GCr 15鋼表面涂上碳粉裝入電爐，或?qū)Cr 15鋼裝入電爐后用
木炭覆蓋。
[0030]b)將電爐加熱至840°C，并保溫40分鐘；保溫后，置于20~50°C的水中對GCrl5鋼進行水淬。
[0031]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，迅速將產(chǎn)品從水池中取出，置于20~40°C的油中進行油淬，直至GCrl5鋼的溫度不高于油溫。
[0032]d)淬火后將試樣后迅速進行回火，回火溫度為380°C，回火時間2小時。[0033]對產(chǎn)品進行取樣，進行硬度，耐磨性能等測定。其測試結(jié)果見表1所示
[0034]實施例4
[0035]a)將直徑為60mm的GCr 15鋼表面涂上碳粉裝入電爐，或?qū)Cr 15鋼裝入電爐后用
木炭覆蓋。
[0036]b)將電爐加熱至840°C，并保溫40分鐘；保溫后，置于20~50°C的水中對GCrl5鋼進行水淬。
[0037]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，迅速將產(chǎn)品從水池中取出，置于20~40°C的油中進行油淬，直至GCrl5鋼的溫度不高于油溫。
[0038]d)淬火后將試樣后迅速進行回火，回火溫度為480°C，回火時間2小時。
[0039]對產(chǎn)品進行取樣，進行硬度，耐磨性能等測定。其測試結(jié)果見表1所示
[0040]對比例I
[0041]a)將直徑為60mm的GCr 15鋼表面涂上碳粉裝入電爐，或?qū)Cr 15鋼裝入電爐后用
木炭覆蓋。
[0042]b)將電爐加熱至840°C，并保溫40分鐘。
[0043]c)保溫后，將GCrl5鋼置于20~40°C的油中進行油淬，直至GCrl5鋼的溫度不高于油溫。
[0044]d)淬火后將試樣后迅速進行回火，回火溫度為180°C,回火時間2小時。
[0045]對產(chǎn)品進行取樣，進行硬度，耐磨性能等測定。其測試結(jié)果見表1所示
[0046]對比例2
[0047]a)將直徑為60mm的GCr 15鋼表面涂上碳粉裝入電爐，或?qū)Cr 15鋼裝入電爐后用
木炭覆蓋。
[0048]b)將電爐加熱至840°C,并保溫40分鐘。
[0049]c)保溫后，將GCrl5鋼置于20~40°C的油中進行油淬，直至GCrl5鋼的溫度不高于油溫。
[0050]d)淬火后將試樣后迅速進行回火，回火溫度為250°C，回火時間2小時。
[0051]對產(chǎn)品進行取樣，進行硬度，耐磨性能等測定。其測試結(jié)果見表1所示
[0052]對比例3
[0053]a)將直徑為60mm的GCr 15鋼表面涂上碳粉裝入電爐，或?qū)Cr 15鋼裝入電爐后用
木炭覆蓋。
[0054]b)將電爐加熱至840°C，并保溫40分鐘。
[0055]c)保溫后，將GCrl5鋼置于20~40°C的油中進行油淬，直至GCrl5鋼的溫度不高于油溫。
[0056]d)淬火后將試樣后迅速進行回火，回火溫度為380°C，回火時間2小時。
[0057]對產(chǎn)品進行取樣，進行硬度，耐磨性能等測定。其測試結(jié)果見表1所示
[0058]對比例4
[0059]a)將直徑為60mm的GCr 15鋼表面涂上碳粉裝入電爐，或?qū)Cr 15鋼裝入電爐后用
木炭覆蓋。
[0060]b)將電爐加熱至840°C,并保溫40分鐘。
[0061]c)保溫后， 將GCrl5鋼置于20~40°C的油中進行油淬，直至GCrl5鋼的溫度不高于油溫。
[0062]d)淬火后將試樣后迅速進行回火，回火溫度為480°C，回火時間2小時。
[0063]對產(chǎn)品進行取樣，進行硬度，耐磨性能等測定。其測試結(jié)果見表1所示
[0064]表1性能測試數(shù)據(jù)
【權(quán)利要求】
1.大尺寸GCrl5鋼的熱處理工藝，其特征在于，包括如下步驟: a)將大尺寸的GCr15鋼加熱到835~850°C，并保溫30~60分鐘； b)進行水淬，水溫為20~60°C； c)當大尺寸GCrl5鋼表面的顏色變暗，紅色完全消失時，立即將大尺寸GCrl5鋼從水中提出進行油淬，油溫為20~60°C，直至GCrl5鋼的溫度不高于油溫。 d)淬火后將產(chǎn)品進行回火。
2.權(quán)利要求1所述大尺寸GCrl5鋼的熱處理工藝，其特征在于，步驟a)中，將大尺寸的GCr15鋼涂上碳粉或者用木炭覆蓋后加熱到835~850°C，并保溫35~45分鐘。
3.權(quán)利要求1或2所述大尺寸GCrl5鋼的熱處理工藝，其特征在于，步驟a)中，將大尺寸的GCrl5鋼加熱到840°C并保溫40分鐘。
4.權(quán)利要求1所述大尺寸GCrl5鋼的熱處理工藝，其特征在于，所述的大尺寸GCrl5鋼直徑為20~150mm。
5.權(quán)利要求1所述大尺寸GCrl5鋼的熱處理工藝，其特征在于，所述的大尺寸GCrl5鋼直徑為20~100mm。
6.權(quán)利要求1所述大 尺寸GCrl5鋼的熱處理工藝，其特征在于，步驟d)中，回火條件為:在170~200°C下保持1.5~3小時。
7.權(quán)利要求1或6所述大尺寸GCrl5鋼的熱處理工藝，其特征在于，回火條件為:在180°C下保持2小時。
【文檔編號】C21D1/19GK103710499SQ201310697744
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年12月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月18日
【發(fā)明者】鄧沛然, 曹陽根, 言智, 徐培全 申請人:上海工程技術(shù)大學