一种钢铁等温淬火-回火冷却工艺的制作工艺流程

　　专利名称：钢铁等温淬火-回火冷却工艺的制作方法

　　技术领域：

　　本发明涉及一种钢铁热处理工艺，尤其涉及一种钢铁等温淬火-回火冷却工艺。

　　背景技术：

　　传统钢铁热处理耗能大、污染严重、工人劳动繁重、工艺落后、成本高；我国热处理理论水平不低，根本是如何用热处理理论指导热处理实践，理论和实践相结合，保证零件的质量，使零件一个顶几个，这是热处理的关键；由于钢的淬透性问题没有突破，使大型工件 1/2T处的质量技术指标难以达标。

　　发明内容

　　本发明的目的在于提供一种钢铁等温淬火-回火冷却工艺，该工艺节约大量的能源和资源，降低热处理成本，保护环境，减轻工人的劳动强度，提高热处理质量，解决大型工件1/2T处强韧化热处理的淬透性难题。本发明是这样实现的，其特征是工艺为

　　(一)淬透性差的钢铁等温淬火加热温度EF按下列原则确定；

　　热处理难度系数N ^ 300mm,淬火加热温度EF确定比该钢号淬火加热温度高50°C 80 0C ；

　　热处理难度系数N < 300mm，淬火加热温度EF 确定比该钢号淬火加热温度高 20°C 50°C ；

　　(二)采用两次阶梯预热，减小因加热造成的内应力，为淬火水冷作准备；

　　当加热温度EF为800°C时，则阶梯预热温度AB和CD分别为400°C和600°C ；

　　当加热温度EF为950°C时，则阶梯预热温度AB和CD分别为500°C和700°C ；

　　当加热温度EF为800°C 950°C之间时，以此类推阶梯AB和⑶的预热温度；

　　(三)两次阶梯预热的升温速度OA和BC均为100°C 150°C/h ;从600°C 700°C升至800°C 950°C的升温速度DE为150°C 200°C /h ；

　　(四)淬火(预热)保温时间；

　　淬火(预热)保温时间按下列公式计算

　　T 总=Kz+Az (Ay) XDXK 式中T总一保温过程的总时间(mm);

　　Kz (Ky) 一淬火(预热)保温时间基数(min);

　　Az (Ay) 一淬火(预热)保温时间系数(min/mm);

　　D —工件有效厚度(mm)；

　　K —工件装炉修正系数；

　　(五)确定出炉淬火在质量分数5% 10%NaCl水溶液中冷却时间FlGl。计算工件水冷时间公式

　　T=aXN式中T —工件水冷时间(min)；

　　N —热处理难度系数(mm)； a 一冷却系数(min/mm)；

　　当N彡300mm,碳素钢a值取0. 005 0. 009mim/mm ;合金钢a值取0. 002

　　0.OOBmim/mm ；

　　当 N < 300mm，碳素钢 a 值取 0. 008 0. 02mim/mm ;合金钢 a 值取 0. 002 0. 015mim/

　　mm ；

　　(六)确定出水后回温到点H的温度为贝氏体转变点以上50°C 100°C，但须低于珠光体转变温度，即C-曲线弯折处温度；

　　当热处理难度系数N≥300mm,回温温度点H取上限；反之，取下限；

　　回温温度升到确定点H，立即入质量分数5% 10%NaCl水溶液中冷却，防止发生珠光体和上贝氏体的转变；

　　(七)确定第二次水冷时间H2I2；

　　当热处理难度系数N≥300mm,确定在质量分数5% 10%NaCl水溶液中冷却时间H2I2 为第一次水冷时间FlGl的50% 80% ；

　　当热处理难度系数N < 300mm,确定在5% 10%NaCl水溶液中冷却时间H2I2为第一次水冷时间FlGl的40% 70% ；

　　(A)确定第二次回温温度，实际是确定利用余热进行等温的温度；

　　当热处理难度系数N≥300mm,回温温度JK确定比Ms点高10°C 30°C ；

　　当热处理难度系数N < 300mm,回温温度JK确定比Ms点高20°C 40°C ；

　　(九)在上述确定的等温温度下，确定等温时间JlKl为贝氏体转变开始和终了线所需时间的50% 70%o回温温度停止上升，工件静置空冷，以确保在等温时间内，降温不低于Ms点，即开始计算等温时间；

　　(十)等温后，中、低碳钢、低合金钢采用质量分数5% 10%NaCl水溶液冷却；高碳钢、中合金钢采用快速空冷；高合金钢、高速钢采用空冷；以上冷却至室温，立即转入回火工序；

　　(十一)根据强度和硬度的要求以及其他特殊要求，确定回火温度和保温时间；

　　钢的回火温度与硬度的关系，可以在有关资料中查到，也可以通过试验确定；对于一些重要的结构零件，由于它们具有高的机械性能，回火温度不能仅仅根据硬度来确定；这时， 必须通过测定它们在不同温度下回火后的机械性能(强度、塑性、韧性)的试验来确定；

　　回火时间的确定；

　　回火保温时间随炉子类型、工件大小、装炉量多少和对工件的要求而定，其原则是保证透烧、均匀，并沿整个截面获得一致的机械性能；

　　回火保温时间可按经验公式确定 th=Kh + Ah X D 式中th —回火保温时间(min)；

　　Kh —回火保温时间基数(min)；

　　Ah —回火保温时间系数(min/mm)；D —工件的有效厚度(mm)；

　　回火保温时间基数Kh与回火保温时间系数Ah见表3 ; 表3回火保温时间基数Kh与回火保温时间系数Ah

　　权利要求

　　1.一种钢铁等温淬火-回火冷却工艺，其特征是工艺为(一)淬透性差的钢铁等温淬火加热温度EF按下列原则确定；热处理难度系数N ^ 300mm,淬火加热温度EF确定比该钢号淬火加热温度高50°C 80 0C ；热处理难度系数N < 300mm,淬火加热温度EF确定比该钢号淬火加热温度高20°C 50 0C ；(二)采用两次阶梯预热，减小因加热造成的内应力，为淬火水冷作准备；当加热温度EF为800°C时，则阶梯预热温度AB和CD分别为400°C和600°C ；当加热温度EF为950°C时，则阶梯预热温度AB和CD分别为500°C和700°C ；当加热温度EF为800°C 950°C之间时，以此类推阶梯AB和⑶的预热温度；(三)两次阶梯预热的升温速度OA和BC均为100°C 150°C/h ;从600°C 700°C升至800°C 950°C的升温速度DE为150°C 200°C /h ；(四)淬火(预热)保温时间；淬火(预热)保温时间按下列公式计算T 总=Kz+Az (Ay) XDXK 式中T总一保温过程的总时间(mm);Kz (Ky) 一淬火(预热)保温时间基数(min);Az (Ay) 一淬火(预热)保温时间系数(min/mm);D —工件有效厚度(mm)；K —工件装炉修正系数；(五)确定出炉淬火在质量分数5% 10%NaCl水溶液中冷却时间FlGl；计算工件水冷时间公式T=aXN 式中T —工件水冷时间(min)；N —热处理难度系数(mm)； a 一冷却系数(min/mm)；当N≥300mm,碳素钢a值取0. 005 0. 009mim/mm ;合金钢a值取0. 002 0.OOBmim/mm ；当 N < 300mm,碳素钢 a 值取 0. 008 0. 02mim/mm ;合金钢 a 值取 0. 002 0. 015mim/mm ；(六)确定出水后回温到点H的温度为贝氏体转变点以上50°C 100°C，但须低于珠光体转变温度，即C-曲线弯折处温度；当热处理难度系数N彡300mm,回温温度点H取上限；反之，取下限；回温温度升到确定点H，立即入质量分数5% 10%NaCl水溶液中冷却，防止发生珠光体和上贝氏体的转变；(七)确定第二次水冷时间H2I2 ；当热处理难度系数N彡300mm,确定在质量分数5% 10%NaCl水溶液中冷却时间H2I2 为第一次水冷时间FlGl的50% 80% ；当热处理难度系数N < 300mm,确定在5% 10%NaCl水溶液中冷却时间H2I2为第一次水冷时间FlGl的40% 70% ；(A)确定第二次回温温度，实际是确定利用余热进行等温的温度；当热处理难度系数N彡300mm,回温温度JK确定比Ms点高10°C 30°C ；当热处理难度系数N < 300mm,回温温度JK确定比Ms点高20°C 40°C ；(九)在上述确定的等温温度下，确定等温时间JlKl为贝氏体转变开始和终了线所需时间的50% 70% ;回温温度停止上升，工件静置空冷，以确保在等温时间内，降温不低于Ms 点，即开始计算等温时间；(十)等温后，中、低碳钢、低合金钢采用质量分数5% 10%NaCl水溶液冷却；高碳钢、中合金钢采用快速空冷；高合金钢、高速钢采用空冷；以上冷却至室温，立即转入回火工序；(十一)根据强度和硬度的要求以及其他特殊要求，确定回火温度和保温时间；钢的回火温度与硬度的关系，可以在有关资料中查到，也可以通过试验确定；对于一些重要的结构零件，由于它们具有高的机械性能，回火温度不能仅仅根据硬度来确定；这时， 必须通过测定它们在不同温度下回火后的机械性能(强度、塑性、韧性)的试验来确定；回火时间的确定；回火保温时间随炉子类型、工件大小、装炉量多少和对工件的要求而定，其原则是保证透烧、均匀，并沿整个截面获得一致的机械性能；回火保温时间可按经验公式确定 th=Kh + Ah X D 式中th —回火保温时间(min)；Kh —回火保温时间基数(min)；Ah —回火保温时间系数(min/mm)；D —工件的有效厚度(mm)；回火保温时间基数Kh与回火保温时间系数Ah见表3 ;表3回火保温时间基数Kh与回火保温时间系数Ah

　　2.根据权利要求I所述的钢铁等温淬火-回火冷却工艺，其特征是NaCl水溶液温度控制在18°C 38 °C。

　　全文摘要

　　一种钢铁等温淬火-回火冷却工艺，用创新思维定义“热处理难度系数”，重新定义“贝氏体转变等温淬火冷却方式”，颠覆“传统单一的冷却方式”。从而颠覆传统钢的淬透性理论，建立崭新的钢的淬透性理论，大大提高了钢的淬透性。钢奥氏体化后，在水中冷却而未冷透，通过回温增大钢表面与水的能量差，来提高再次水冷速度，从而提高钢的淬透性。再回温，利用余热进行等温。进行中高温回火，为避免第二类回火脆性采用水冷而未冷透，又通过回温，利用余热进行二次贝氏体淬火和自回火处理。本发明的技术效果是节约大量的能源和资源，降低热处理成本，保护环境，减轻工人的劳动强度，提高热处理质量，解决大型工件1/2T处强韧化热处理的淬透性难题，工序合并，节能减排。

　　文档编号C21D11/00GK102605145SQ201210105039

　　公开日2012年7月25日 申请日期2012年4月12日 优先权日2012年4月12日

　　发明者王长文 申请人:王长文