一種42CrMo軸類(lèi)零件淬火熱處理工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種42CrMo軸類(lèi)零件的熱處理工藝，尤其是一種將已奧氏體化的 42CrMo零件先在冷卻能力較高的介質(zhì)中冷卻至Ms點(diǎn)稍高溫度，然后立即轉(zhuǎn)入冷卻能力較 低的介質(zhì)中完成馬氏體轉(zhuǎn)變的熱處理工藝方法，屬于亞溫澤火工藝技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 42CrMo鋼屬于超高強(qiáng)度鋼，具有高強(qiáng)度和初性，澤透性也較好，無(wú)明顯的回火脆 性，調(diào)質(zhì)處理后有較高的疲勞極限和抗多次沖擊能力，低溫沖擊初性良好。該鋼適宜制造要 求一定強(qiáng)度和初性的大、中型塑料模具。該鋼通常將調(diào)質(zhì)后表面澤火作為熱處理方案。
[0003] 然而，42CrMo材料作為廣泛使用的工程產(chǎn)品材料，特別是在工程錯(cuò)絞機(jī)軸類(lèi)零件 中廣泛使用的工程產(chǎn)品材料，該材料技術(shù)要求為調(diào)質(zhì)處理。常規(guī)熱處理工藝方法采用Ac3 W上溫度，一般為850°C~860°C保溫，澤火冷卻方式采用15#機(jī)油冷卻（W下簡(jiǎn)稱(chēng)常規(guī)熱 處理）。常規(guī)熱處理澤火溫度高，耗能大，且澤火時(shí)油燃燒排放大量的有害氣體，對(duì)人的身體 健康有很大影響，還嚴(yán)重污染環(huán)境。
[0004] 隨著軸的有效截面的減小，42CrMo軸的綜合力學(xué)性能驗(yàn)收指標(biāo)相對(duì)提高。當(dāng)零件 來(lái)料為社制件時(shí)，采用常規(guī)熱處理工藝方法獲得的綜合機(jī)械性能不高，一般是塑初性指標(biāo) 達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。澤火時(shí)，工件截面上各處的冷卻速度是不同的，工件澤硬層與冷卻速度有 一定的關(guān)系，表面冷卻速度越快，越到中屯、冷卻速度越慢。如果工件表面及中屯、的冷卻速度 都大于材料的臨界冷卻速度，則沿工件的整個(gè)截面都能獲得馬氏體組織，即鋼被完全澤透。 如中屯、部分的冷卻速度低于臨界冷卻速度，則表面得到馬氏體，屯、部獲得非馬氏體組織，表 示工件未澤透。澤透性是指在規(guī)定的條件下，鋼在澤火后獲得澤硬層深度的能力，獲得澤 硬層越深，澤透性越好。澤透性是鋼的主要熱處理性能之一，與鋼的臨界冷卻速度有密切的 關(guān)系，屬于材料本身固有特性。澤透性好的鋼不僅有利于大截面零件獲得均勻一致的組織 和性能，而且在澤火時(shí)可采用比較緩和的澤火介質(zhì)，減少工件的變形及開(kāi)裂傾向。澤透性差 的鋼，需要采用冷速較快的澤火介質(zhì)，運(yùn)樣才能保證零件獲得需要的組織。42CrMo鋼的澤透 性屬于中等，采用油澤后滿足不了機(jī)械性能要求。采用水澤，開(kāi)裂傾向很大，容易造成零件 的報(bào)廢。 陽(yáng)〇化]目前，常規(guī)熱處理方法是工件850°C加熱保溫后入油中冷卻，處理后綜合機(jī)械性能 不高，往往不能滿足設(shè)計(jì)要求。因此有必要采取新的熱處理工藝方法提高綜合機(jī)械性能，滿 足生產(chǎn)的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提出一種42CrMo軸類(lèi)零件雙介質(zhì)澤 火熱處理工藝，通過(guò)改變工藝方法，由單介質(zhì)澤火變?yōu)殡p介質(zhì)澤火，使得工件的力學(xué)性能能 夠滿足設(shè)計(jì)的技術(shù)要求，滿足不同等級(jí)的船檢驗(yàn)收指標(biāo)，有效降低零件的澤火開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)。
[0007] 本發(fā)明通過(guò)W下技術(shù)方案解決技術(shù)問(wèn)題：一種42CrMo軸類(lèi)零件澤火熱處理工藝， 包括裝爐工序、澤火工序、澤火冷卻工序及回火工序，其特征在于：所述澤火冷卻工序中采 用雙介質(zhì)冷卻工藝。
[0008] 進(jìn)一步的，前述的42CrMo軸類(lèi)零件澤火熱處理工藝，裝爐工序中，將42CrMo軸類(lèi) 零件按順序放入熱處理爐的有效加入?yún)^(qū)內(nèi)，打開(kāi)開(kāi)關(guān)；
[0009] 澤火工序中，對(duì)42CrMo軸類(lèi)零件開(kāi)始進(jìn)行澤火處理，在澤火操作中，澤火加熱溫 度為830°C~850°C，并根據(jù)澤火保溫時(shí)間公式t=α.K.H確定保溫時(shí)間，其中t:保溫 時(shí)間（min),α:鋼在氣體介質(zhì)中加熱時(shí)的保溫系數(shù)（min/mm)，K:零件裝爐方式調(diào)整系數(shù)， Η:零件有效厚度（mm);
[0010] 澤火冷卻中，加熱保溫完成后進(jìn)入澤火冷卻工序，冷卻介質(zhì)為氯化鋼溶液及機(jī) 油，冷卻時(shí)間為t(s) =Κ·化其中D為工件最易開(kāi)裂處的厚度，K為常數(shù)；
[0011] 回火工序中，42CrMo軸類(lèi)零件在澤火處理后及時(shí)進(jìn)行回火工序，42CrMo軸類(lèi)零件 回火溫度W硬度和機(jī)械性能確定；回火加熱完畢后，對(duì)42CrMo軸類(lèi)零件進(jìn)行回火冷卻。
[0012] 進(jìn)一步的，前述的42CrMo軸類(lèi)零件澤火熱處理工藝，42CrMo軸類(lèi)零件含有W下質(zhì) 量百分比的化學(xué)成分：C0.38 ~0.45%，Si0.20 ~0.40%，Mn0.50 ~0.80%，Cr1.00 ~ 1. 20%，M〇 0. 18 ~0. 25%，P《0. 04%，S《0. 04%，Cu《0. 30%，其余為化及不可避免 的雜質(zhì)元素。
[0013] 進(jìn)一步的，前述的42CrMo軸類(lèi)零件澤火熱處理工藝，澤火冷卻工序中，所述氯化 鋼溶液濃度為5~15%，當(dāng)進(jìn)行澤火工序時(shí)，所述42CrMo軸類(lèi)零件首先吊入濃度為5~ 15%的氯化鋼溶液冷卻槽中進(jìn)行冷卻，后從裝有氯化鋼溶液的冷卻槽中吊出，并立即吊入 油槽中進(jìn)行澤火處理。
[0014] 進(jìn)一步的，前述的42CrMo軸類(lèi)零件澤火熱處理工藝，澤火工序中，澤火工序采用 階梯升溫的方式；在升溫中途進(jìn)行一次650°C的保溫，或利用較低的加熱速度100°CA，而 不進(jìn)行中間保溫。
[0015] 進(jìn)一步的，前述的42CrMo軸類(lèi)零件澤火熱處理工藝，澤火工序中，當(dāng)零件有效厚 度Η《50mm時(shí)，零件在780~900°C氣體介質(zhì)中加熱時(shí)的保溫系數(shù)為1. 5~1. 8 ;當(dāng)零件有 效厚度Η> 50mm時(shí)，零件在780~900°C氣體介質(zhì)中加熱時(shí)的保溫系數(shù)為1. 5~2. 0。
[0016] 進(jìn)一步的，前述的42CrMo軸類(lèi)零件澤火熱處理工藝，澤火冷卻工序中，當(dāng)工件最 易開(kāi)裂處的厚度D< 25mm時(shí)，常數(shù)K為0. 2~0. 3s/mm;當(dāng)工件最易開(kāi)裂處的厚度25《D < 30mm時(shí)，常數(shù)K為0. 5~0. 6s/mm;當(dāng)工件最易開(kāi)裂處的厚度30《D< 60mm時(shí)，常數(shù)K 為0. 7~0. 8s/mm;當(dāng)工件最易開(kāi)裂處的厚度D> 60mm時(shí)，常數(shù)K為0. 8~1.Os/mm。 陽(yáng)017] 進(jìn)一步的，前述的42CrMo軸類(lèi)零件澤火熱處理工藝，回火工序中，42CrMo軸 類(lèi)零件回火溫度W硬度和機(jī)械性能來(lái)確定，回火溫度為：當(dāng)零件的軸直徑d為160mm < d《250mm，且抗拉強(qiáng)度Rm為750~900Mp，硬度皿為240~270時(shí)，回火溫度為640°C; 當(dāng)零件的軸直徑d為100mm<d《160mm，且抗拉強(qiáng)度Rm為800~950Mp，硬度皿為260~ 290時(shí)，回火溫度為620°C。
[0018] 進(jìn)一步的，前述的42CrMo軸類(lèi)零件澤火熱處理工藝，回火工序中，回火加熱時(shí)間 為同種加熱介質(zhì)中，澤火加熱時(shí)間的1. 2~1. 5倍；所述回火冷卻方式為空冷或水冷方式冷 卻。
[0019] 進(jìn)一步的，前述的42CrMo軸類(lèi)零件澤火熱處理工藝，熱處理爐為臺(tái)車(chē)式箱式空氣 電阻爐，所述設(shè)備等級(jí)為V級(jí)，控溫精度為±1(TC。
[0020] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明提供的42CrMo軸類(lèi)零件雙介質(zhì)澤火熱處理工藝，通 過(guò)將現(xiàn)有的單介質(zhì)澤火變?yōu)殡p介質(zhì)澤火，將已奧氏體化的工件先在冷卻能力較高的介質(zhì)中 冷卻至Ms點(diǎn)稍高溫度，然后立即轉(zhuǎn)入冷卻能力較低的介質(zhì)中完成馬氏體轉(zhuǎn)變的熱處理工 藝方法。提高了 42CrMo軸類(lèi)產(chǎn)品力學(xué)性能指數(shù)，因此也同時(shí)提高了合格率，降低了返工成 本，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)比對(duì)，42CrMo軸類(lèi)零件使用雙介質(zhì)）澤火后力學(xué)性能合格率> 85%，從數(shù)據(jù)可 W看出本發(fā)明能夠有效地提高產(chǎn)品的合格率。
【附圖說(shuō)明】
[0021] 圖1為本發(fā)明的零件裝爐方式示意圖。
[0022] 圖2為本發(fā)明的零件有效厚度Η的一個(gè)實(shí)施例的計(jì)算示意圖。
[0023]圖3為本發(fā)明的零件有效厚度Η的另一個(gè)實(shí)施例的計(jì)算示意圖。
[0024] 圖4為本發(fā)明的零件有效厚度Η的再一個(gè)實(shí)施例的計(jì)算示意圖。
【具體實(shí)施方式】 陽(yáng)〇2引 實(shí)施例
[0026]W下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步闡述。W(l)200mm42CrMo鍛件粗車(chē)后分別進(jìn)行 單介質(zhì)澤火和雙介質(zhì)澤火工藝試驗(yàn)，分別標(biāo)記為1#及2#。
[0027] 該種42CrMo軸類(lèi)零件，含有W下質(zhì)量百分比的化學(xué)成分：C :0. 38~0. 45%，Si : 0. 20~0. 40%，Mn :0. 50~0. 80%，Cr :1. 00~1. 20%，M〇:0. 18~0. 25%，P《0. 04%， S《0. 04%，化《0. 30%，其余為化及不可避免的雜質(zhì)元素。
[0028] 本實(shí)施例中采用臺(tái)車(chē)式箱式（空氣）電阻爐，設(shè)備等級(jí)為V級(jí)，控溫精度為 ±1(TC。
[0029] 步驟一，裝爐工序：將1#，2#試樣同時(shí)裝入臺(tái)車(chē)式箱式電阻爐的有效加入?yún)^(qū)內(nèi)，打 開(kāi)開(kāi)關(guān)；有效加入?yún)^(qū)測(cè)定方法執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為GB/T9452-2012。
[0030] 步驟二，澤火工序：在澤火操作中，澤火加熱溫度均為850°C。同時(shí)，為避免在加熱 過(guò)程中由于熱應(yīng)力過(guò)大造成變形，往往采用階梯升溫的工藝方法。一般采用在升溫中途進(jìn) 行一次650°C保溫，也可W采用較低的加熱速度（&