一种40CrNiMoA钢棒的热处理方法及应用技术

本发明专利技术提供了一种40CrNiMoA钢棒的热处理方法及应用。对于不同尺寸的40CrNiMoA材料采用不同的淬火介质、水冷时间以及淬火和回火温度的热处理工艺来达到所需要的机械性能，以实现40CrNiMoA钢对价格昂贵的PCrNi1Mo钢的替代。代。

【技术实现步骤摘要】
一种40CrNiMoA钢棒的热处理方法及应用


[0001]本专利技术涉及金属材料热处理
，具体为一种40CrNiMoA钢棒的热处理方法及应用。

技术介绍

[0002]多年来PCrNi1Mo钢的热处理工艺性能是非常稳定的，而40CrNiMoA钢与之相比，由于存在合金含量低、淬透性差、回火抗力弱等问题，其热处理工艺稳定性较差，尤其是对大直径的螺柱材料来说效果更差。
[0003]但PCrNi1Mo材料(炮钢)由于价格昂贵，提高了企业原材料采购成本，在一定程度上限制了基于该材料的产品开发与应用。实现40CrNiMoA钢代替价格贵的PCrNi1Mo材料，可使原材料采购成本降低30％左右，降本增益的效果非常明显。但如何设计热处理工艺，以克服上述40CrNiMoA钢的问题，是研发人员需要解决的技术问题。

技术实现思路

[0004]针对40CrNiMoA钢热处理工艺稳定性较差的问题，本专利技术提供了一种40CrNiMoA钢棒的热处理方法及应用。
[0005]本专利技术对于不同尺寸的40CrNiMoA材料采用不同的淬火介质、水冷时间以及淬火和回火温度的热处理工艺来达到所需要的机械性能，以实现40CrNiMoA钢对价格昂贵的PCrNi1Mo钢(炮钢)的替代。
[0006]本专利技术首先提供了一种40CrNiMoA钢棒的热处理方法，根据钢棒的不同直径采取不同的热处理工艺：
[0007](1)当钢棒直径≤50mm时，热处理工艺采用调质油淬方式进行；
[0008](2)当钢棒直径＞50mm时，考虑到实物螺柱淬火时硬度的均匀性，热处理工艺采用调质水淬油冷方式进行。
[0009]当钢棒直径≤50mm，热处理工艺采用调质油淬方式进行时，其工艺参数为：先在860
±
10℃的温度下油淬2.5～3.5小时，然后在580
±
10℃的温度下回火保温2.5～3.5小时。优选地，先在860℃的温度下油淬3小时，然后在580℃的温度下回火保温3小时。
[0010]当钢棒直径＞50mm，热处理工艺采用调质水淬油冷方式进行时，其工艺参数为：先在840
±
10℃的温度下水淬20～200秒然后油冷2.5～3.5小时，然后在600
±
10℃的温度下回火保温2.5～3.5小时。优选地，先在840℃的温度下水淬20～200秒然后油冷3小时，然后在600℃的温度下回火保温3小时。优选地，当钢棒直径＞100mm时，回火保温的温度为590℃。
[0011]进一步，当钢棒直径＞50mm，随着钢棒直径的增大，水淬时间应相应增加，水淬油冷过程中的水淬时间参数为：
[0012](1)50mm＜钢棒直径≤60mm时，水淬时间参数为0.4～0.5秒/mm；
[0013](2)60mm＜钢棒直径≤70mm时，水淬时间参数为0.5～0.6秒/mm；
[0014](3)70mm＜钢棒直径≤80mm时，水淬时间参数为0.6～0.7秒/mm；
[0015](4)80mm＜钢棒直径≤90mm时，水淬时间参数为0.7～0.8秒/mm；
[0016](5)90mm＜钢棒直径≤100mm时，水淬时间参数为0.8～0.9秒/mm；
[0017](6)100mm＜钢棒直径≤110mm时，水淬时间参数为0.9～1.0秒/mm；
[0018](7)110mm＜钢棒直径≤120mm时，水淬时间参数为1.0～1.1秒/mm。
[0019]本专利技术还提供了一种采用上述热处理方法获得的40CrNiMoA钢棒的应用，该钢棒可以应用于圆柱形紧固件材料。优选地，该钢棒可以应用于螺栓螺柱材料。更优选地，该钢棒可以应用于大功率船用低速柴油机、中高速柴油机、汽轮机以及水轮机的强力螺栓螺柱材料。
[0020]综上所述，本专利技术具备以下有益效果：本专利技术克服了现有技术中合金钢只能淬油不能淬水的误区，对合金钢采用水淬油冷的方法，使合金元素含量少、不同尺寸的40CrNiMoA钢通过不同的水淬油冷热处理方式能够达到合金元素含量多的PCrNi1Mo钢的机械性能要求，从而降低原材料采购成本，可使原材料的采购成本降低30％。
具体实施方式
[0021]下面对本专利技术中的实施例进行详细、完整的描述。下面所描述的实例不是本专利全部实施例，仅为本专利技术专利的部分实施例。基于本专利技术的实施例，本领域的其他技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术专利所保护的范围。
[0022]实施例1～10
[0023]选用不同直径的钢棒，当钢棒直径≤50mm时，采用调质油淬方式；当钢棒直径＞50mm时，采用调质水淬油冷方式进行热处理，具体热处理工艺参数如表1所示，同时，对于钢棒直径＞50mm的实施例，还同步进行了采用油淬方式进行热处理的对比例。
[0024]表1实施例及对比例的热处理工艺
[0025][0026]对上述经过热处理工艺的实施例和对比例材料进行机械性能测试，所得结果如表2所示：
[0027]表2实施例及对比例热处理后的机械性能
[0028][0029]通过上述机械性能对比可见，对于实施例1～10，均能满足相关指标要求，而对于对比例6～10，部分材料的性能，如对比例8的Z值(54)，对比例9的A值(14)和Z值(53)则不能满足指标要求。综上可见，当钢棒直径≤50mm时，采用调质油淬方式处理后的材料即可以满足指标要求，但当钢棒直径＞50mm时，采用调质水淬油冷方式进行热处理后的材料方可满足指标要求，而仅采用调质油淬方式处理后的材料不能够完全满足指标要求。
[0030]通过上述实施例可见，通过采用本专利技术所述的热处理工艺，钢棒直径≤118mm以下的螺柱均可用40CrNiMoA钢代替PCrNi1Mo钢。
[0031]最后应说明的是：以上所述仅为本专利技术的优选实施例，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本专利进行了详细的说明，对本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本专利技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本专利技术的保护范围之内。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种40CrNiMoA钢棒的热处理方法，其特征在于，根据钢棒的不同直径采取不同的热处理工艺：(1)当钢棒直径≤50mm时，热处理工艺采用调质油淬方式进行；(2)当钢棒直径＞50mm时，热处理工艺采用调质水淬油冷方式进行。2.如权利要求1所述的一种40CrNiMoA钢棒的热处理方法，其特征在于，所述的调质油淬方式为：先在860
±
10℃的温度下油淬2.5～3.5小时，然后在580
±
10℃的温度下回火保温2.5～3.5小时。3.如权利要求2所述的一种40CrNiMoA钢棒的热处理方法，其特征在于，所述的调质油淬方式为：先在860℃的温度下油淬3小时，然后在580℃的温度下回火保温3小时。4.如权利要求1所述的一种40CrNiMoA钢棒的热处理方法，其特征在于，所述的调质水淬油冷方式为：先在840
±
10℃的温度下水淬20～200秒，然后油冷2.5～3.5小时，然后在600
±
10℃的温度下回火保温2.5～3.5小时。5.如权利要求4所述的一种40CrNiMoA钢棒的热处理方法，其特征在于，所述的调质水淬油冷方式为：先在840℃的温度下水淬20～200秒，然后油冷3小时，然后在600℃的温度下回火保温3小时。6.如权利要求4所述的一种40CrNiMoA钢棒的热处理方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴慕华，
申请(专利权)人：沪东重机有限公司，
类型：发明
国别省市：