专利名称：高强度钢制薄壁件真空热处理工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于真空热处理领域，具体涉及一种高强度钢制薄壁件真空热处理工艺。
背景技术：
真空热处理(高压气淬)具有无氧化、无脱碳、脱脂、变形小、自动化高、光洁度好等优点，是热处理行业长期以来追求的一种金属热加工方式。真空热处理(高压气淬)已广泛应用于模具钢热处理，但很少应用在高强度结构钢热处理。目前国内在高强度结构钢热处理方面，特别是高强度钢制小件，主要还是依靠盐浴加热等温淬火热处理工艺，此工艺是利用箱式炉预热，盐浴加热保温，碱(硝盐)浴等温淬火，该工艺操作流程繁琐、人为因素多、劳动强度大、安全系数小、成本高、有氧化、光洁度差、尺寸精度不高。
发明内容
为此，本发明的目的是提供一种高强度钢制薄壁件真空热处理工艺，该工艺能够提高高强度钢制薄壁件的硬度均勻性、强度和尺寸精度。为解决上述技术问题，本发明采取以下具体技术方案
一种高强度钢制薄壁件真空热处理工艺，包括真空淬火、真空回火；真空淬火是在1. 33X IO^4Pa 1. 33X KT2Pa真空度，以12°C /分钟加热至650°C保温25分钟后，再以15°C /分钟加热至870°C 880°C保温30 35分钟，之后向炉内充入7 9bar高纯度氮气进行气压淬火，冷却至50°C 60°C ；真空回火是在1. 33 X KT4Pa 1. 33 X IO^2Pa真空度，向炉内充入1 1. 5bar高纯度氮气后，再以15°C /分钟对流加热至回火温度保温1. 5 2小时，之后向炉内充入3 4bar高纯度氮气进行气压冷却，冷至50°C 60°C出炉。这种工艺得到的钢制薄壁件的抗拉强度在1550Mpa以上，断后伸长率在10%以上。在高强度结构钢制薄壁件热处理中，采用真空热处理(高压气淬)工艺，在高真空度中以一定的加热速度加热并保温，之后向炉内充入7bar以上高纯度队进行气压淬火，然后在Ibar左右高纯度N2的保护下进行对流加热并保温，最后向炉内充入!Bbar左右高纯度N2进行回火冷却，这种工艺不仅避免了盐浴加热等温淬火热处理工艺的缺点，而且抗拉强度和断后伸长率分别可达到1570Mpa和10%以上，提高了钢制薄壁件综合机械性能，采用上述技术方案的高强度钢制薄壁件真空热处理工艺方法，其特点是
1.加热温度高于现行等温淬火加热温度，从而能使高强度钢中铬、钼、钒、镍、锰、硅等元素充分溶入奥氏体中，因此固溶强化效果增加，体现为薄壁件硬度和硬度均勻性增加。2.真空淬火冷却介质采用高纯度氮气，淬火压力为7 9bar，其冷却速度接近于油淬速度，从而使高强度钢充分发生马氏体相变，因此相变强化效果增加，体现为薄壁件抗拉强度增加。3.薄壁件真空淬火加热过程中，真空度控制在1. 33 X IO^4Pa 1. 33 X W2Pa,加热速度控制在12°C /分钟 15°C /分钟，并在650°C保温25分钟进行预热，从而使薄壁件均勻加热、表面无脱碳、无氧化、脱气、脱脂，因此尺寸精度高，表面无污染。4.相比盐浴加热等温淬火工艺操作过程，真空热处理工艺操作过程自动化程度高，可避免人工冷却操作、清洗操作、淬火冷却时盐液溅出伤人现象，从而形成大批量生产和降低生产成本。综上所述，本发明工艺与现有技术相比，可增加高强度钢固溶强化效果和相变强化效果，从而增加薄壁件的硬度、硬度均勻性和抗拉强度，消除人工冷却操作和清洗操作，降低生产成本，提高生产生产效率。
下面结合附图与具体实施方式
，对本发明作进一步详细说明。图1是本发明高强度钢制薄壁件真空热处理工艺曲线。图2是本发明高强度钢制薄壁件支承筒结构图。图3是本发明高强度钢制薄壁件挡板结构图。
具体实施例方式一种高强度钢制薄壁件真空热处理工艺，包括真空淬火、真空回火；真空淬火是在1. 33X IO^4Pa 1. 33X KT2Pa真空度，以12°C /分钟加热至650°C保温25分钟后，再以15°C /分钟加热至870°C 880°C保温30 35分钟，之后向炉内充入7 9bar高纯度氮气进行气压淬火，冷却至50°C 60°C ；真空回火是在1. 33 X KT4Pa 1. 33 X IO^2Pa真空度，向炉内充入1 1. 5bar高纯度氮气后，再以15°C /分钟对流加热至回火温度保温1. 5 2小时，之后向炉内充入3 4bar高纯度氮气进行气压冷却，冷至50°C 60°C出炉。参看图1，其中横坐标是时间(分钟)坐标，纵坐标是温度(°C)坐标。高强度钢制薄壁件真空淬火是在真空度1. 33 X IO^4Pa 1. 33 X IO^2Pa中，以12°C /分钟加热至650°C保温25分钟后，再以15°C /分钟加热至870°C 880°C保温30 35分钟，之后向炉内充入7 9bar高纯度氮气进行气压淬火，冷却至50°C 60°C;真空回火是在1. 33 X KT4Pa 1. 33 X 10 真空度，向内炉充入1 1. 5bar高纯度氮气后，再以15°C /分钟对流加热至回火温度保温1. 5 2小时，之后向炉内充入3 4bar高纯度氮气进行气压冷却，冷至50°C 60°C出炉。当热处理高强度钢制薄壁件(支承筒，参看图2，材料35CrMnSiA)时，真空淬火是在1. 33X 10_4Pa 1. 33X IO^2Pa真空度，以12°C /分钟加热至650°C保温25分钟后，再以15°C /分钟加热至870°C保温35分钟，之后向炉内充入8. 5bar高纯度氮气进行气压淬火，冷却至60°C ；真空回火是在1. 33X KT4Pa 1. 33X KT2Pa真空度，向炉内充入Ibar高纯度氮气后，再以15°C /分钟对流加热至290°C 310°C保温2小时，之后向炉内充入!Bbar高纯度氮气进行气压冷却，冷至50°C 60°C出炉。当热处理高强度钢制薄壁件(挡板，见图3，材料45CrNiMolVA)时，真空淬火是在1.33X 10-4! 1.33X 10-2! 真空度，以12°C /分钟加热至650°C保温25分钟后，再以15°C /分钟加热至880°C保温30分钟，之后向炉内充入Sbar高纯度氮气进行气压淬火，冷却至60°C;真空回火是在1.33X KT4Pa 1.33X KT2Pa真空度，向炉内充入Ibar高纯度氮气后，再以15°C /分钟对流加热至490°C 510°C保温1. 5小时，之后向炉内充入!Bbar高纯度氮气进行气压冷却，冷至50°C 60°C出炉。实施例1 高强度钢制薄壁件支承筒，见附图2，材料35CrMnSiA，使用航空洗涤汽油清洗干净，之后经晾干后进行真空热处理。真空淬火时，当真空度达到3. 51 X 后，以12°C /分钟加热至650°C保温25分钟后，再以15°C /分钟加热至870°C保温35分钟，之后向炉内充入8. 5bar高纯度氮气进行气压淬火，冷却至60°C，然后直接进行真空回火；真空回火时，当真空度达到3. 32 X KT3Pa后，向炉内充入Ibar高纯度氮气，再以15°C /分钟对流加热至290°C 310°C保温2小时，之后向炉内充入!Bbar高纯度氮气进行气压冷却，冷至50°C 60°C出炉。出炉薄壁件经涂油防锈后进行硬度、尺寸检测，并对随炉试样进行拉伸试验。实施例2 高强度钢制薄壁件挡板，见附图3，材料45CrNiMolVA，真空淬火时，当真空度达到4. 51 X 10’a后，以12°C /分钟加热至650°C保温25分钟后，再以15°C /分钟加热至880°C保温30分钟，之后向炉内充入8bar高纯度氮气进行气压淬火，冷却至60°C，然后直接进行真空回火；真空回火时，当真空度达到4. 32X 10 后，向炉内充入Ibar高纯度氮气后，再以15°C /分钟对流加热至490°C 510°C保温1. 5小时，之后向炉内充入3bar高纯度氮气进行气压冷却，冷至50°C 60°C出炉。出炉薄壁件经涂油防锈后进行硬度、尺寸检测，并对随炉试样进行拉伸试验。 下表列出了上述实施例的材质、规格、装炉量及真空热处理工艺参数表。
表1实施例的材质、规格、装炉量及真空热处理工艺参数
权利要求
1. 一种高强度钢制薄壁件真空热处理工艺，包括真空淬火、真空回火；其特征在于真空淬火是在1. 33 X IO-4Pa 1. 33 X KT2Pa真空度，以12°C /分钟加热至650°C保温25分钟后，再以15°C /分钟加热至870°C 880°C保温30 35分钟，之后向炉内充入7 9bar高纯度氮气进行气压淬火，冷却至50°C 60°C ；真空回火是在1. 33Χ10_4!^ 1. 33X IO^2Pa真空度，向炉内充入1 1. 5bar高纯度氮气后，再以15°C /分钟对流加热至回火温度保温1. 5 2小时，之后向炉内充入3 4bar高纯度氮气进行气压冷却，冷至50°C 60°C出炉。
全文摘要
本发明公开了一种高强度钢制薄壁件真空热处理工艺，该高强度钢制薄壁件真空热处理工艺包括真空淬火、真空回火。真空淬火是在1.33×10-4Pa～1.33×10-2Pa真空度，加热至650℃保温25分钟后，再加热至870℃～880℃保温30～35分钟，之后向炉内充入7～9bar高纯度氮气进行气压淬火，冷却至50℃～60℃；真空回火是在1～1.5bar高纯度氮气保护下，对流加热至回火温度保温1.5～2小时，之后向炉内充入3～4bar高纯度氮气进行气压冷却，冷至低温出炉。本发明的优点在于高强度钢制薄壁件真空热处理表面无氧化、无脱碳，尺寸精度高，硬度均匀，强度高，成本低。
文档编号C21D1/773GK102560037SQ20111045352
公开日2012年7月11日 申请日期2011年12月30日 优先权日2011年12月30日
发明者杨有才, 柯美武, 谢宏, 郭十奇, 马金海 申请人:豫西工业集团有限公司