一种消除空心细长零件残余应力的热处理方法
【专利摘要】本发明涉及一种消除空心细长零件残余应力的热处理方法，属于钢铁冶金领域。本发明方法如下：1）空心细长零件入炉加热，加热温度280℃～300℃，保温时间20h～25h；2）保温后的零件炉冷至220℃～240℃，保温时间15h～20h；3）炉冷再保温后的零件再次炉冷至150℃～170℃，保温时间10h～15h；4）再次炉冷保温后的零件炉冷至室温。本发明的目的在于提供一种消除空心细长零件残余应力的热处理方法，该方法通过人工时效，减少零件的热应力及组织应力，以消除空心细长零件的残余应力，减少零件在机械加工过程中的变形，保证后续机械加工过程顺利进行。
【专利说明】一种消除空心细长零件残余应力的热处理方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种消除空心细长零件残余应力的热处理方法，属于钢铁冶金领域。【背景技术】
[0002]空心细长零件淬火后的组织为马氏体组织，淬火时除由于马氏体转变所引起的位错与孪晶等晶内缺陷的增加外，还将由于表面和中心的温差所造成的热应力及组织应力引起的塑性变形而使晶内缺陷及各种内应力均有所增加，淬火后存在于零件内部的应力可按其平衡范围的大小分为三类，即在零件整体范围内处于平衡的第一类内应力，在晶粒或亚晶粒范围内处于平衡的第二类内应力，在一个原子集团范围内处于平衡的第三类内应力。回火过程中，随回火温度的升高，原子活动能力的增加，晶内缺陷及各种内应力均将逐步下降，回火时析出的碳化物有可能产生新的晶内缺陷，但总的趋势仍是随回火温度的升高，将通过回复与再结晶等而使残余应力及晶内缺陷减少，仅为残余应力。零件变形由第一类内应力引起。对调质后的空心细长零件进行机械加工时，如所受外力与第一类残余内应力方向一致时，二者相互叠加，使零件产生变形，无法保证机械加工过程顺利进行。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种消除空心细长零件残余应力的热处理方法，该方法通过人工时效，减少零件的热应力及组织应力，以消除空心细长零件的残余应力，减少零件在机械加工过程中的变形，保证后续机械加工过程顺利进行。
[0004]技术解决方案:
[0005]本发明方法步骤如下:1)空心细长零件入炉加热,加热温度280°C~300°C，保温时间20h~25h ;2)保温后的零件炉冷至220°C~240°C，保温时间15h~20h ;3)炉冷再保温后的零件再次炉冷至150°C~170°C，保温时间IOh~15h ；4)再次炉冷保温后的零件炉
冷至室温。
[0006]本发明对空心 细长零件机械加工前进行消除残余应力的热处理，从温度280°C~300°C到室温下，采用280°C~300°C、220°C~240°C、150°C~170°C的逐步保温、炉冷的热处理方法，冷却速度十分缓慢，使得零件表面和中心的温差极小，热应力基本得到消除，通过不断的回复，组织应力及晶内缺陷逐步减少，空心细长零件的残余应力大幅度降低，由原来的224MPa~278MPa降到86MPa~105MPa，减少零件在机械加工过程中的变形，保证后续机械加工过程顺利进行，从而加快了零件的流转，提高了产品的生产效率，节约了资金的占用。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]本发明工艺图。
【具体实施方式】[0008]实施例1:
[0009]本发明对于空心细长零件，按照附图方法入炉加热至280°C保温，保温20h后炉冷，炉冷至220°C后再保温15h，再次炉冷至150°C后保温10h，炉冷至室温。采用280°C、220°C、150°C的逐步保温、炉冷的热处理方法，冷却速度十分缓慢，使得零件表面和中心的温差极小，热应力基本得到消除，通过不断的回复，组织应力及晶内缺陷逐步减少，零件的残余应力大幅度降低，由原来的235MPa降到98MPa，降低幅度达到58%。
[0010]实施例2:
[0011]本发明对于空心细长零件，按照附图方法入炉加热至290°C保温，保温20h后炉冷，炉冷至220°C后再保温15h，再次炉冷至150°C后保温10h，炉冷至室温。采用290°C、220°C、150°C的逐步保温、炉冷的热处理方法，冷却速度十分缓慢，使得零件表面和中心的温差极小，热应力基本得到消除，通过不断的回复，组织应力及晶内缺陷逐步减少，零件的残余应力大幅度降低，由原来的278MPa降到89MPa，降低幅度达到68%。
[0012]实施例3:
[0013]本发明对于空心细长零件，按照附图方法入炉加热至300°C保温，保温20h后炉冷，炉冷至220°C后再保温15h，再次炉冷至150°C后保温10h，炉冷至室温。采用300°C、220°C、150°C的逐步保温、炉冷的热处理方法，冷却速度十分缓慢，使得零件表面和中心的温差极小，热应力基本得到消除，通过不断的回复，组织应力及晶内缺陷逐步减少，零件的残余应力大幅度降低，由原来的265MPa降到96MPa，降低幅度达到63%。
[0014]实施例4:
[0015]本发明对于空`心细长零件，按照附图方法入炉加热至280°C保温，保温20h后炉冷，炉冷至230°C后再保温15h，再次炉冷至150°C后保温10h，炉冷至室温。采用280°C、230°C、150°C的逐步保温、炉冷的热处理方法，冷却速度十分缓慢，使得零件表面和中心的温差极小，热应力基本得到消除，通过不断的回复，组织应力及晶内缺陷逐步减少，零件的残余应力大幅度降低，由原来的237MPa降到91MPa，降低幅度达到61%。
[0016]实施例5:
[0017]本发明对于空心细长零件，按照附图方法入炉加热至280°C保温，保温23h后炉冷，炉冷至220°C后再保温15h，再次炉冷至150°C后保温10h，炉冷至室温。采用280°C、220°C、150°C的逐步保温、炉冷的热处理方法，冷却速度十分缓慢，使得零件表面和中心的温差极小，热应力基本得到消除，通过不断的回复，组织应力及晶内缺陷逐步减少，零件的残余应力大幅度降低，由原来的248MPa降到IOlMPa,降低幅度达到59%。
[0018]实施例6:
[0019]本发明对于空心细长零件，按照附图方法入炉加热至280°C保温，保温25h后炉冷，炉冷至220°C后再保温15h，再次炉冷至150°C后保温10h，炉冷至室温。采用280°C、220°C、150°C的逐步保温、炉冷的热处理方法，冷却速度十分缓慢，使得零件表面和中心的温差极小，热应力基本得到消除，通过不断的回复，组织应力及晶内缺陷逐步减少，零件的残余应力大幅度降低，由原来的257MPa降到86MPa，降低幅度达到62%。
[0020]实施例7:
[0021]本发明对于空心细长零件，按照附图方法入炉加热至280°C保温，保温20h后炉冷，炉冷至220°C后再保温17h，再次炉冷至150°C后保温10h，炉冷至室温。采用280°C、220°C、150°C的逐步保温、炉冷的热处理方法，冷却速度十分缓慢，使得零件表面和中心的温差极小，热应力基本得到消除，通过不断的回复，组织应力及晶内缺陷逐步减少，零件的残余应力大幅度降低，由原来的263MPa降到96MPa，降低幅度达到63%。
[0022]实施例8:
[0023]本发明对于空心细长零件，按照附图方法入炉加热至280°C保温，保温20h后炉冷，炉冷至230°C后再保温15h，再次炉冷至150°C后保温10h，炉冷至室温。采用280°C、230°C、150°C的逐步保温、炉冷的热处理方法，冷却速度十分缓慢，使得零件表面和中心的温差极小，热应力基本得到消除，通过不断的回复，组织应力及晶内缺陷逐步减少，零件的残余应力大幅度降低，由原来的225MPa降到97MPa，降低幅度达到57%。
[0024]实施例9:
[0025]本发明对于空心细长零件，按照附图方法入炉加热至280°C保温，保温20h后炉冷，炉冷至240°C后再保温15h，再次炉冷至150°C后保温10h，炉冷至室温。采用280°C、240°C、150°C的逐步保温、炉冷的热处理方法，冷却速度十分缓慢，使得零件表面和中心的温差极小，热应力基本得到消除，通过不断的回复，组织应力及晶内缺陷逐步减少，零件的残余应力大幅度降低，由原来的243MPa降到105MPa，降低幅度达到57%。
[0026]实施例10:
[0027]本发明对于空心细长零件，按照附图方法入炉加热至300°C保温，保温20h后炉冷，炉冷至230°C后再保温15h，再次炉冷至150°C后保温10h，炉冷至室温。采用300°C、230°C、150°C的逐步保 温、炉冷的热处理方法，冷却速度十分缓慢，使得零件表面和中心的温差极小，热应力基本得到消除，通过不断的回复，组织应力及晶内缺陷逐步减少，零件的残余应力大幅度降低，由原来的267MPa降到88MPa，降低幅度达到67%。
[0028]实施例11:
[0029]本发明对于空心细长零件，按照附图方法入炉加热至300°C保温，保温20h后炉冷，炉冷至220°C后再保温18h，再次炉冷至150°C后保温10h，炉冷至室温。采用300°C、220°C、150°C的逐步保温、炉冷的热处理方法，冷却速度十分缓慢，使得零件表面和中心的温差极小，热应力基本得到消除，通过不断的回复，组织应力及晶内缺陷逐步减少，零件的残余应力大幅度降低，由原来的228MPa降到92MPa，降低幅度达到59%。
[0030]实施例12:
[0031]本发明对于空心细长零件，按照附图方法入炉加热至300°C保温，保温20h后炉冷，炉冷至220°C后再保温20h，再次炉冷至150°C后保温10h，炉冷至室温。采用300°C、220°C、150°C的逐步保温、炉冷的热处理方法，冷却速度十分缓慢，使得零件表面和中心的温差极小，热应力基本得到消除，通过不断的回复，组织应力及晶内缺陷逐步减少，零件的残余应力大幅度降低，由原来的246MPa降到97MPa，降低幅度达到60%。
[0032]实施例13:
[0033]本发明对于空心细长零件，按照附图方法入炉加热至300°C保温，保温25h后炉冷，炉冷至220°C后再保温15h，再次炉冷至150°C后保温15h，炉冷至室温。采用300°C、220°C、150°C的逐步保温、炉冷的热处理方法，冷却速度十分缓慢，使得零件表面和中心的温差极小，热应力基本得到消除，通过不断的回复，组织应力及晶内缺陷逐步减少，零件的残余应力大幅度降低，由原来的273MPa降到98MPa，降低幅度达到64%。[0034]实施例14:
[0035]本发明对于空心细长零件，按照附图方法入炉加热至300°C保温，保温20h后炉冷，炉冷至220°C后再保温15h，再次炉冷至160°C后保温10h，炉冷至室温。采用300°C、220 °C >160 °C的逐步保温、炉冷的热处理方法，冷却速度十分缓慢，使得零件表面和中心的温差极小，热应力基本得到消除，通过不断的回复，组织应力及晶内缺陷逐步减少，零件的残余应力大幅度降低，由原来的255MPa降到99MPa，降低幅度达到61%。
[0036]实施例15:
[0037]本发明对于空心细长零件，按照附图方法入炉加热至300°C保温，保温20h后炉冷，炉冷至220°C后再保温15h，再次炉冷至170°C后保温10h，炉冷至室温。采用300°C、220°C、170°C的逐步保温、炉冷的热处理方法，冷却速度十分缓慢，使得零件表面和中心的温差极小，热应力基本得到消除，通过不断的回复，组织应力及晶内缺陷逐步减少，零件的残余应力大幅度降低，由原来的224MPa降到91MPa，降低幅度达到59%。
[0038]实施例16:
[0039]本发明对于空心细长零件，按照附图方法入炉加热至300°C保温，保温25h后炉冷，炉冷至240°C后再保温20h，再次炉冷至170°C后保温10h，炉冷至室温。采用300°C、240°C、170°C的逐步保温、炉冷的热处理方法，冷却速度十分缓慢，使得零件表面和中心的温差极小，热应力基本得到消除，通过不断的回复，组织应力及晶内缺陷逐步减少，零件的残余应力大幅度降低，由原来的265MPa降到103MPa，降低幅度达到61%。
[0040]实施例17: [0041]本发明对于空心细长零件，按照附图方法入炉加热至300°C保温，保温25h后炉冷，炉冷至240°C后再保温20h，再次炉冷至170°C后保温13h，炉冷至室温。采用300°C、240°C、170°C的逐步保温、炉冷的热处理方法，冷却速度十分缓慢，使得零件表面和中心的温差极小，热应力基本得到消除，通过不断的回复，组织应力及晶内缺陷逐步减少，零件的残余应力大幅度降低，由原来的258MPa降到97MPa，降低幅度达到62%。
[0042]实施例18:
[0043]本发明对于空心细长零件，按照附图方法入炉加热至300°C保温，保温25h后炉冷，炉冷至240°C后再保温20h，再次炉冷至170°C后保温15h，炉冷至室温。采用300°C、240°C、170°C的逐步保温、炉冷的热处理方法，冷却速度十分缓慢，使得零件表面和中心的温差极小，热应力基本得到消除，通过不断的回复，组织应力及晶内缺陷逐步减少，零件的残余应力大幅度降低，由原来的249MPa降到89MPa，降低幅度达到64%。
【权利要求】
1.一种消除空心细长零件残余应力的热处理方法，其特征在于，方法步骤如下:1)空心细长零件入炉加热，加热温度280°C~300°C，保温时间20h~25h ;2)保温后的零件炉冷至220°C~240°C，保温时间15h~20h ;3)炉冷再保温后的零件再次炉冷至150°C~170°C，保温时间IOh~15h ；4)再次炉冷保 温后的零件炉冷至室温。
【文档编号】C21D1/30GK103773931SQ201410057864
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2014年2月20日 优先权日:2014年2月20日
【发明者】王晓军, 杜月和, 韩非, 刘奇珍, 王雅静 申请人:内蒙古北方重工业集团有限公司