一种提高大型42CrMo钢锻件低温冲击韧性的热处理方法技术

本发明专利技术涉及金属材料热处理技术领域，公开了一种提高大型42CrMo钢锻件低温冲击韧性的热处理方法，包括S1将钢锻件装炉后，升温至第一奥氏体化温度并保温m分钟，所述第一奥氏体化温度为840～880℃；S2，速降温至第二奥氏体化温度并保温n分钟，所述第二奥氏体化温度为(AC1+(10～30))℃；S3，将钢锻件转移至温度为10～30℃的冷水中，水冷y秒钟；S4，将钢锻件放置于油温为20～100℃的油槽中，使钢锻件温度≤180℃后出槽；S5，沥干淬火油，以≤150℃/h的升温速度升温至回火温度后保温q分钟；S6，取出钢锻件空冷至室温。本申请不再需要对材料合金元素进行额外的控制，同时也不需要增加额外的重复热处理操作，有效减少热处理生产成本和生产周期。产周期。产周期。

【技术实现步骤摘要】
一种提高大型42CrMo钢锻件低温冲击韧性的热处理方法


[0001]本专利技术涉及金属材料热处理
，具体涉及一种提高大型42CrMo钢锻件低温冲击韧性的热处理方法。

技术介绍

[0002]42CrMo钢具有高强度和韧性，无明显的回火脆性，调质处理后有较高的疲劳极限和抗多次冲击能力，常用于制造大截面的轴，齿轮，钢锻件等，一般轴常要求在较低温度下工作，因此对42CrMo钢的低温冲击韧性有较高的要求。
[0003]尽管42CrMo钢具有许多优点，但其在实际生产中还是会经常出现低温冲击韧性不合格的问题。如对于φ250～φ350mm大锻件轴类零件一般要求热处理后，其要求达到的参数为：Rm≥800MPa，Rel≥550MPa，A≥15％，Z≥55％，AKv≥35J(
‑
20℃)。但在实际测量中42CrMo钢的AKv(
‑
20℃)参数指标一般实测在8～15J范围内，严重不满足技术要求，影响产品质量，为此还需要反复进行热处理，使生产周期长，生产成本高，且多次热处理操作也会影响42CrMo钢的质量。
[0004]因此，为了提高42CrMo钢的低温冲击韧性，现在需要提供一种提高大型42CrMo钢锻件低温冲击韧性的热处理方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术意在提供一种提高大型42CrMo钢锻件低温冲击韧性的热处理方法，解决现在热处理后的42CrMo钢锻件低温冲击韧性低，生产成本高且生产周期长的问题。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]本专利技术用于提供一种提高大型42CrMo钢锻件低温冲击韧性的热处理方法，以提高热处理后的42CrMo钢锻件低温冲击韧性，同时降低生产成本并缩短生产周期；具体为一种提高大型42CrMo钢锻件低温冲击韧性的热处理方法，包括以下步骤：
[0008]S1，将钢锻件装炉后，以150～180℃/h的升温速度升温至第一奥氏体化温度并保温m分钟，所述第一奥氏体化温度为840～880℃；
[0009]S2，保温结束后，以1500～2000℃/h的降温速度速降温至第二奥氏体化温度并保温n分钟，所述第二奥氏体化温度为(AC1+(10～30))℃；
[0010]S3，保温结束后，将钢锻件转移至温度为10～30℃的冷水中，水冷y秒钟；
[0011]S4，水冷结束后，将钢锻件放置于油温为20～100℃的油槽中，使钢锻件温度≤180℃后出槽；
[0012]S5，沥干淬火油，并将钢锻件重装回炉，以≤150℃/h的升温速度升温至回火温度后保温q分钟，所述回火温度为550～650℃；
[0013]S6，取出钢锻件空冷至室温。
[0014]本方案的原理及优点是：
[0015]通常情况下，42CrMo钢在热处理时会添加额外的合金元素或者将合金元素控制上
限范围，以提升其低温冲击韧性，一般，Mn(锰)能改善钢的韧性，C(碳)是重要的脆化元素，在钢的标准化学成分范围内，随着Mn/C比的增加，可提高钢的韧性。同时Ni(镍)也可以改善材料在低温时的冲击性能，从而降低脆性转变温度。因此，在对于大锻件42CrMo钢时，一般会采取对Ni元素进行控制，并同比增大其他合金元素百分比来控制其低温冲击性能。
[0016]虽然提高合金元素含量能够有效提升低温冲击性能，但合金元素的提升也导致成本成倍增加，同时还是需要通过反复热处理步骤来完成42CrMo钢的生产工艺。导致生产成本高且生产周期长。
[0017]而本申请摒弃了常规的通过控制合金元素含量的加工方式，而是通过依次对钢锻件进行S1—S6的热处理，仅执行了一次淬火和一次回火操作，即可提升钢锻件的低温冲击韧性；同时在降温过程中，对温度进行了细分控制，确定了适当的温度速度、适当的温度点以及温度控制时间，精准掌控每个加工环节。在缩短生产周期的同时取代控制合金元素的方式，减少热处理生产成本，使得热处理后的钢锻件满足在
‑
20℃条件下的低温冲击功要求，达到较高的技术要求，提升产品质量。
[0018]本方案中的钢锻件直接以150～180℃/h的升温速度达到第一奥氏体化温度并保温，然后以1500～2000℃/h的降温速度降温至第二奥氏体化温度，为淬火做准备。再配合以S3的水冷步骤，保证水温在10～30℃，使钢锻件表层快冷到Ms点以下某一温度并保持一定时间后，在表层获得部分马氏体组织，同时在马氏体基底上保留少量弥散分布的铁素体组织，随后转移钢锻件进行S4的油冷步骤，在此过程中，钢锻件次表层的热量传向表层，使表层的温度升高，结果是表层刚刚转变的马氏体组织发生自回火，从而使表层的韧性和应力状态得到改善，同时使钢锻件整个截面有合理的温度梯度分布，既可以保证足够的淬硬层深度，满足工件的性能要求，又不会因淬火应力过大导致工件开裂。再经过后续的回火操作，以≤150℃/h的升温速度，防止加热应力过大，使钢锻件表层得到均匀的回火索氏体组织和少量铁素体组织，具备较好的综合力学性能，使钢锻件的低温冲击韧性得到提升，即保证工件达到
‑
20℃条件下的低温冲击功≥35J的要求。
[0019]优选的，作为一种改进，钢锻件的有效厚度为200～400mm，在S1中，m为260～550min。在S2中，n为60～200min；在S5中，q为400～1000min。
[0020]优选的，作为一种改进，在S2中，AC1＝{723+25[Si]+15[Cr]+40[Mo]‑
7[Mn]‑
15[Ni]}℃。
[0021]优选的，作为一种改进，在S3中，水冷时间y为480～960s，保证水冷效果。
[0022]优选的，作为一种改进，在S3中，淬火前，打开水槽搅拌系统和循环系统，使水温保持在10～25℃，流速≥0.7m/s。控制水温的温度越低/流速越高，其传热系数越大，其冷却效果越好。
[0023]优选的，作为一种改进，在S3中，钢锻件转移至水槽中的时间为T，T≤60s。控制转移时间，减少钢锻件在转移过程中的时间，避免出现掉温现象，保证淬火效果。
[0024]优选的，作为一种改进，在S3中，钢锻件在水冷过程中，控制钢锻件在水槽中左右摆动且摆动弧度≥0.5m。确保工件在水槽中充分接触，破坏在工件表面形成气膜，提高冷却速度。
[0025]优选的，作为一种改进，在S4中，淬火前，打开油槽搅拌系统和循环系统，使油温保持在20～100℃，流速≥0.5m/s。控制油温的温度越低/流速越高，其传热系数越大，其冷却
效果越好。
[0026]优选的，作为一种改进，在S5中，钢锻件的升温速度为80～120℃/h。
[0027]优选的，作为一种改进，钢锻件在炉内加热时，同步开启炉内风扇；所述炉内风扇用于均匀炉内温度。使炉内温度更均匀，有效减少温度不均现象。
附图说明
[0028]图1为本专利技术的流程示意图；
[0029]图2为本专利技术的温度曲线示意图。
具体实施方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高大型42CrMo钢锻件低温冲击韧性的热处理方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，将钢锻件装炉后，以150～180℃/h的升温速度升温至第一奥氏体化温度并保温m分钟，所述第一奥氏体化温度为840～880℃；S2，保温结束后，以1500～2000℃/h的降温速度速降温至第二奥氏体化温度并保温n分钟，所述第二奥氏体化温度为(AC1+(10～30))℃；S3，保温结束后，将钢锻件转移至温度为10～30℃的冷水中，水冷y秒钟；S4，水冷结束后，将钢锻件放置于油温为20～100℃的油槽中，使钢锻件温度≤180℃后出槽；S5，沥干淬火油，并将钢锻件重装回炉，以≤150℃/h的升温速度升温至回火温度后保温q分钟，所述回火温度为550～650℃；S6，取出钢锻件空冷至室温。2.根据权利要求1所述的提高大型42CrMo钢锻件低温冲击韧性的热处理方法，其特征在于：钢锻件的有效厚度为200～400mm，在S1中，m为260～550min。3.根据权利要求2所述的提高大型42CrMo钢锻件低温冲击韧性的热处理方法，其特征在于：在S2中，n为60～200min；在S5中，q为400～1000min。4.根据权利要求1所述的提高大型42CrMo钢锻件低温冲击韧性的热处理方法，其特征在于：在S2中...

【专利技术属性】
技术研发人员：张维，李沛海，段移先，刘涛，郑伟，
申请(专利权)人：重庆长征重工有限责任公司，
类型：发明
国别省市：