本發(fā)明屬于熱處理工藝，具體涉及一種消除20crmoh齒輪鋼晶粒不均的熱處理方法。

背景技術(shù)：

1、20crmoh齒輪鋼具有優(yōu)異的機械性能和熱處理特性，是一種用途十分廣泛的齒輪鋼材料，廣泛應(yīng)用于緊固件、軸銷類產(chǎn)品、齒輪類產(chǎn)品、軸承套圈、高壓管、汽車零部件等汽車、容器、機械及石油化工等領(lǐng)域。產(chǎn)品形式包括型材、線材、棒材、板材、帶材以及鍛件等等，在后續(xù)加工過程中，往往需要通過調(diào)質(zhì)工藝來對其性能進行調(diào)整，當調(diào)質(zhì)溫度較高時，材料的奧氏體晶粒長大傾向增加，尤其是局部出現(xiàn)晶粒異常長大的可能性增加。隨著工業(yè)的發(fā)展，產(chǎn)品的使用性能不斷向高強度、高韌性、高組織均勻度等方面發(fā)展，對材料原始奧氏體組織的要求也逐漸提高。尤其在制備具有較強韌性配合和疲勞性能要求的精密零部件，如齒輪類產(chǎn)品時，通常需要進行滲碳熱處理。齒輪鋼在滲碳過程中，原始奧氏體晶粒發(fā)生粗化也成為行業(yè)的難題，且隨著滲碳效率提高和滲碳層深度增加的需求逐漸凸顯，滲碳爐質(zhì)量逐漸提升，高溫滲碳逐漸成為一種選擇，這也對材料組織均勻性提出了嚴峻的挑戰(zhàn)，尤其是原始奧氏體組織均勻性的控制，成為限制材料高溫滲碳應(yīng)用的關(guān)鍵因素。

2、目前多采用添加溫和的合金元素，通過析出物釘扎晶界，防止奧氏體長大，但是此項措施通常對元素配比、冶煉和連鑄穩(wěn)定性、鍛造正火工藝等有較高的要求，抵抗晶粒粗化的能力并不能得到穩(wěn)定的發(fā)揮，熱處理過程中晶粒異常長大的現(xiàn)象時有發(fā)生，也對零部件的檢測造成了困擾。通過后續(xù)熱處理消除已形成的晶粒異常長大，組織不均的手段鮮有報道。本發(fā)明從這個角度出發(fā)，通過循環(huán)淬火的方式，在滿足產(chǎn)品硬度的前提下，消除組織不均，并且實現(xiàn)晶粒細化，整體提高產(chǎn)品的強塑性和疲勞性能。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種消除20crmoh齒輪鋼晶粒不均的熱處理方法。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：

3、一種消除20crmoh齒輪鋼晶粒不均的熱處理方法，包括產(chǎn)品預(yù)熱、一次淬火和二次低溫臨界淬火。

4、本發(fā)明所述預(yù)熱，將20crmoh齒輪鋼從室溫放入加熱爐中隨爐加熱至650-800℃進行保溫，保溫1-2.0min/mm。預(yù)熱操作為加熱過程中的必有過程，也是絕大多數(shù)加熱爐具備的功能，馬弗爐、箱式爐、氣體保護爐、連續(xù)式滲碳爐、多功能滲碳爐以及淬火調(diào)質(zhì)線均能實現(xiàn)。

5、本發(fā)明所述一次淬火，將預(yù)熱產(chǎn)品隨爐升溫至840～880℃進行保溫，保溫時間2-3.0min/mm，然后放進礦物油中淬火冷卻至室溫。超過ac3加熱30-50℃，有助于產(chǎn)品一次淬火前完全奧氏體化，且不至于溫度過高造成過多的氧化燒損和脫碳；并且在該溫度下，原始奧氏體組織不會發(fā)生明顯的長大，只是在加熱過程中完成重結(jié)晶，晶界優(yōu)先形核，并長大，也能使零部件通過足夠的熱處理實現(xiàn)內(nèi)外溫度的均勻化，保證表面和心部組織的一致性和奧氏體晶粒的均勻性。加熱完成后，立即放放進礦物油淬火冷卻至室溫，使材料快速形成馬氏體組織，并保留加熱過程中形成的一次重結(jié)晶細化的奧氏體晶粒。

6、本發(fā)明所述二次低溫臨界淬火，將一次淬火產(chǎn)品從室溫放入加熱爐中隨爐升溫至820～840℃進行保溫，保溫時間為2-3.0min/mm，然后放進礦物油中淬火冷卻至室溫。超過ac3加熱10-30℃，是在一次淬火晶粒細化和均勻化基礎(chǔ)上，以較快加熱速度加熱，使得奧氏體化過程中晶核快速形核；又因加熱溫度較低，奧氏體長大速度變小，在較長的保溫時間下，整個產(chǎn)品有足夠的奧氏體化時間完成重結(jié)晶，細化晶粒。同時，較低的淬火溫度降低了加熱過程中的氧化和脫碳形成趨勢，并且可減小后續(xù)淬火過程產(chǎn)品的變形。

7、本發(fā)明技術(shù)方案的發(fā)明原理為：針對出現(xiàn)混晶零部件或原始奧氏體晶粒度粗大產(chǎn)品或需要進行進一步細化的產(chǎn)品，為了減小產(chǎn)品不同部位的溫度差異和內(nèi)外溫差，以及因此造成的加熱應(yīng)力，首先對其進行預(yù)熱，然后進行較高溫度的一次淬火加熱；淬火溫度較高，有助于產(chǎn)品不同部位進行充分的奧氏體化，在奧氏體化過程中第一次完成重結(jié)晶過程；此外，較高的溫度使得奧氏體形核動力增加，形成較均勻的原始奧氏體組織，第一次細化初始不均晶粒，且保證油淬火過程中能夠淬透。二次低溫臨界淬火加熱過程中無預(yù)熱段保溫，直接讓產(chǎn)品隨爐加熱至淬火溫度，樣品加熱溫度較低，但是加熱速率較快，奧氏體具有較大的形核驅(qū)動力，在較低的臨界淬火溫度下重結(jié)晶形成細小晶粒。由于一次淬火使得晶粒細化，降低了不同晶粒度因加速速率和相變引起的應(yīng)力，然后較低的二次淬火溫度有助于產(chǎn)品淬火過程中脫碳的控制和淬火變形及淬火應(yīng)力的控制。

8、采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于：采用本發(fā)明方法得到的20crmoh鋼零部件具有良好的原始奧氏體組織均勻性，能夠消除因加熱不良造成的原始奧氏體晶粒不均等問題，保了材料具有良好的組織均勻度，且可將材料晶粒度由7.5-8.5級提高度至9.5級以上，還能夠保證材料的硬度，使產(chǎn)品性能滿足需求。

技術(shù)特征：

1.一種消除20crmoh齒輪鋼晶粒不均的熱處理方法，其特征在于，包括預(yù)熱、一次淬火和二次低溫臨界淬火。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種消除20crmoh齒輪鋼晶粒不均的熱處理方法，其特征在于，所述預(yù)熱，將20crmoh齒輪鋼從室溫放入加熱爐中隨爐加熱至650-800℃進行保溫，保溫時間1-2.0min/mm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種消除20crmoh齒輪鋼晶粒不均的熱處理方法，其特征在于，所述一次淬火，將預(yù)熱產(chǎn)品隨爐升溫至840-890℃進行保溫，保溫時間為2-3.0min/mm，然后放進礦物油中淬火冷卻至室溫。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種消除20crmoh齒輪鋼晶粒不均的熱處理方法，其特征在于，所述二次低溫臨界淬火，將一次淬火產(chǎn)品從室溫放入加熱爐中隨爐加熱至820-840℃進行保溫，保溫時間為2-3.0min/mm，然后放進礦物油中淬火冷卻至室溫。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開一種消除20CrMoH齒輪鋼晶粒不均的熱處理方法，包括預(yù)熱、一次淬火和二次低溫臨界淬火；所述一次淬火，將預(yù)熱產(chǎn)品隨爐升溫至840?890℃進行保溫，保溫時間為2?3.0min/mm，然后放進礦物油中淬火冷卻至室溫；所述二次低溫臨界淬火，將一次淬火產(chǎn)品從室溫放入加熱爐中隨爐加熱至820?840℃進行保溫，保溫時間為2?3.0min/mm，然后放進礦物油中淬火冷卻至室溫。本發(fā)明方法能夠消除因為加熱不良造成原始奧氏體晶粒不均等問題，保證了材料具有良好的原始奧氏體組織均勻性，且可將材料晶粒度由7.5?8.5級提高度至9.5級以上，還能夠保證材料的硬度，使產(chǎn)品性能滿足需求。

技術(shù)研發(fā)人員：段路昭,任帥,李杰,黃勝永,高志新,羅揚,薛松,孫江波,李福勇,孫智妍,王翠亮,馮立果,鄭毅浩,郭家瑞,劉艷麗,張馨月
受保護的技術(shù)使用者：河北河鋼材料技術(shù)研究院有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30