一种阀体热处理工艺的制作方法

本发明涉及一种阀体热处理工艺，属于热处理技术领域。

背景技术：

中国是能源消耗大户，机械制造行业是其中很重要的一个组成部分。随着零部件、机械制造等重工业的不断发展，热处理对中国机械制造业的振兴和发展具有重要的支撑作用，而机械制造业的发展也必将带动中国热处理行业的快速发展，为中国热处理行业的发展提供广阔的发展空间，行业的发展前景广阔。热处理是指金属材料在固态下，通过加热、保温和冷却的手段，改变材料表面或内部的化学成分与组织，获得所需性能的一种金属热加工工艺。热处理是将金属材料放在一定的介质内加热、保温、冷却，通过改变材料表面或内部的金相组织结构，来控制其性能的一种金属热加工工艺。

现有技术阀体的热处理过程中，阀体容易出现受热不均的问题、阀体容易残留较多加工应力的问题、阀体冷却过程极容易出现软点、裂纹的问题、阀体热处理后并不能够获得均匀的表面硬度和符合要求的性能，热处理效果往往达不到预期，直接影响使用寿命。

综上可知，现有技术在实际使用上显然存在不便与缺陷，所以有必要提出一种新型的阀体热处理工艺来解决现有技术中的不足。

技术实现要素：

本发明针对背景技术中的不足，提供一种阀体热处理工艺，可以使阀体在热处理过程中受热均匀；可以减少残留加工应力的问题；可以避免冷却过程中出现的软点、裂纹问题；可以使阀体热处理后能够获得均匀的表面硬度和符合要求的性能，使热处理效果达到预期，可以延长使用寿命。

为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种阀体热处理工艺，该阀体的化学组分及其质量百分含量为碳：0.25～0.30%；硅：0.3～0.7%；锰：0.65-0.95%；硫：≤0.035%；磷：≤0.04%；铬：0.4～0.8%；钼：0.15～0.25%；镍：0.4～0.5%；其余为铁；

具体包括以下步骤：

1)装炉工艺：将多个阀体置于托架上固定，将托架连带阀体一同置于真空淬火炉内，托架连带阀体在炉内进行360°转动，转速为2～5r/min；

2)淬火工艺：首先，将阀体在保护气氛中以140～160℃/h加热至880～900℃，保温时间3.5～5h；然后出炉后的阀体在30s秒内进入淬火液，在淬火液中上下移动，但不可以露出淬火液的液面，淬火液用螺旋桨以每分钟250～450r/min的转速进行搅拌；淬火液温度为20～30℃，阀体在淬火液内时间为2～4min；阀体接着进入20～30℃的循环冷却水中，冷却30～60s，冷却后阀体的余热温度为150～250℃；最后空冷至室温；

3)回火工艺：将阀体以200℃/h加热至670～690℃，保温时间3～4h；水冷至30～40℃，然后，将阀体以200℃/h再次加热至590～610℃，保温3.5h，空冷至室温；

4)检测：毛坯面打磨1～2mm、加工面打磨掉0.5～1mm后再进行检测。

进一步地，保护气氛中氮气的体积分数为97.5%～98.5%、一氧化碳的体积分数为0.5%～1.0%、氢气的体积分数为1%～1.5%。

进一步地，所述淬火液配方组分：聚乙烯醇9%～10%，三乙醇胺1.2%～1.5%，亚硝酸钠0.8%～1%，苯甲酸钠0.3%-0.4%，磺化蓖麻油0.02%～0.03%，消泡剂0.15%～0.50%，杀菌防腐剂0.2～0.4%，余量为水。

进一步地，消泡剂的配方组分：乙烯基硅油60%～70%、烯丙基聚醚8%～15%、柠檬酸异丙酯5%～10%、烯丙基磺酸钠2%～8%，二氧化硅12%～20%、四丁基氟化铵6%～15%。

进一步地，杀菌防腐剂的配方组分：二硫氰基甲烷60%～70%、苯甲酸钠30%～40%。

进一步地，阀体淬火温度为890℃，保温时间为4h。

进一步地，阀体回火温度为680℃，保温时间为3～4h。

进一步地，检测要求：硬度：197～235hb、抗拉强度：≥620mpa、屈服强度：≥415mpa、延伸率：≥18%、断面收缩率：≥35%。

进一步地，阀体包括侧连接环状体和上连接环状体，侧连接环状体的外径、内径、厚度分别是240mm、120mm、70mm；上连接环状体，上连接环状体的外径、内径、厚度分别是280mm、65mm、70mm。

本发明采用以上技术方案后，与现有技术相比，具有以下优点：

本发明中阀体在淬火炉内整体均匀受热、在特殊配方组分的保护气氛下升温和保温、在特殊配方组分的淬火液内冷却、一次回火进行水冷、二次回火进行空冷，最终得到调质后的阀体，使得阀体硬度为197～235hb、抗拉强度大于620mpa、屈服强度大于415mpa、延伸率大于18%、断面收缩率大于35%；

本发明的热处理工艺中两次回火前都增加了加热步骤，能够很好的使工件释放其中的残余应力，延长使用寿命；

本发明淬火加热后采用淬火液冷却，该淬火液防锈性能和清净能力强，并且冷却速率适中，改善了工件冷却过程中的软点、开裂问题，并且具有优异的防锈性能，能有效的保护淬火工件，提高了工件质量；

通过本发明的工艺得到的铸钢阀体显微组织中碳化物细小弥散分布在晶粒内和晶界上，退火态组织达到了理想的水平，阀体硬度值在197～235hrc，具有较好的抵抗冲击的性能和耐磨性，提高了阀体的使用寿命。

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

附图说明

图1是本发明中阀体的结构示意图；

图中，1-侧连接环状体，2-上连接环状体。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

本发明提供一种阀体热处理工艺，该阀体的主体为十字形结构，十字形主体的左右两侧设有对称的侧连接环状体，侧连接环状体的外径、内径、厚度分别是240mm、120mm、70mm；十字形主体的上部设置有上连接环状体，上连接环状体的外径、内径、厚度分别是280mm、65mm、70mm。

该阀体的化学组分及其质量百分含量为碳：0.25～0.30%；硅：0.3～0.7%；锰：0.65-0.95%；硫：≤0.035%；磷：≤0.04%；铬：0.4～0.8%；钼：0.15～0.25%；镍：0.4～0.5%；其余为铁。

本实施例中，热处理工艺包括以下步骤：

1)装炉工艺：

将多个阀体置于托架上固定，将托架连带阀体一同置于真空淬火炉内，托架连带阀体在炉内进行360°转动，转速为2～5r/min，可以使阀体在淬火炉内整体受热均匀；

2)淬火工艺：

将阀体以140～160℃/h加热至880～900℃，保温时间3.5～5h；作为一种优选，阀体淬火温度为890℃，保温时间为4h；

阀体在保护气氛中升温加热，保护气氛中氮气的体积分数为97.5%～98.5%、一氧化碳的体积分数为0.5%～1.0%、氢气的体积分数为1%～1.5%；

出炉后的阀体在30s秒内入淬火液中冷却，并且要在淬火液中上下移动，但不可以露出淬火液的液面，且淬火液需要采用螺旋桨进行搅拌，转速以每分钟250～450r/min，搅拌可以延长冷却介质的使用寿命；所述淬火液温度为20～30℃，阀体在淬火液内冷却时间为2～4min；阀体在淬火液内冷却后接着进入20～30℃的循环冷却水中，冷却30～60s；冷却后阀体的余热温度为150～250℃；最后空冷至室温，阀体淬火硬度在hrc50以上。

所述淬火液配方组分：

聚乙烯醇9%～10%，三乙醇胺1.2%～1.5%，亚硝酸钠0.8%～1%，苯甲酸钠0.3%-0.4%，磺化蓖麻油0.02%～0.03%，消泡剂0.15%～0.50%，杀菌防腐剂0.2～0.4%，余量为水。

消泡剂的配方组分：

乙烯基硅油60%～70%、烯丙基聚醚8%～15%、柠檬酸异丙酯5%～10%、烯丙基磺酸钠2%～8%，二氧化硅12%～20%、四丁基氟化铵6%～15%。

杀菌防腐剂的配方组分：

二硫氰基甲烷60%～70%、苯甲酸钠30%～40%。

3)回火工艺：

经淬火冷却至室温的阀体，置于回火炉内，将阀体以200℃/h加热至670～690℃，保温时间3～4h；水冷至30～40℃，然后，将阀体以200℃/h再次加热至590～610℃，保温3.5h，空冷至室温。

作为一种优选，阀体回火温度为680℃，保温时间为3～4h。

4)检测：

阀体回火冷却到室温后，毛坯面需打磨1～2mm、加工面打磨掉0.5～1mm后再进行检测；

检测要求：硬度：197～235hb、抗拉强度：≥620mpa、屈服强度：≥415mpa、延伸率：≥18%、断面收缩率：≥35%，方为合格。

本发明的具体工作原理：

本发明中阀体在淬火炉内整体均匀受热、在特殊配方组分的保护气氛下升温和保温、在特殊配方组分的淬火液内冷却、一次回火进行水冷、二次回火进行空冷，最终得到调质后的阀体，使得阀体硬度为197～235hb、抗拉强度大于620mpa、屈服强度大于415mpa、延伸率大于18%、断面收缩率大于35%；

本发明的热处理工艺中两次回火前都增加了加热步骤，能够很好的使工件释放其中的残余应力，延长使用寿命；

本发明淬火加热后采用淬火液冷却，该淬火液防锈性能和清净能力强，并且冷却速率适中，改善了工件冷却过程中的软点、开裂问题，并且具有优异的防锈性能，能有效的保护淬火工件，提高了工件质量；

通过本发明的工艺得到的铸钢阀体显微组织中碳化物细小弥散分布在晶粒内和晶界上，退火态组织达到了理想的水平，阀体硬度值在197～235hrc，具有较好的抵抗冲击的性能和耐磨性，提高了阀体的使用寿命。

以上所述为本发明最佳实施方式的举例，其中未详细述及的部分均为本领域普通技术人员的公知常识。本发明的保护范围以权利要求的内容为准，任何基于本发明的技术启示而进行的等效变换，也在本发明的保护范围之内。