专利名称：：长轴结构零件性能渐变热处理方法
技术领域：
：本发明涉及金属零件的热处理方法，具体地说是通过特殊热处理技术实现轴长类零件的性能从一端到另一端逐次改变的工艺技术和热处理方法。
背景技术：
：众所周知通过热处理能够改变钢的性能。一般零件是通过整体淬火后，经过不同温度的回火调整到我们所需要的使用性能。而在同一零件上的不同位置用不同的温度回火是很困难的，国内一般是采用局部热处理、表面热处理(包括化学热处理、高频热处理以及激光热处理)等热处理方法进行的。局部热处理虽然可以使零件某一处性能与本体有所差异，但避免不了局部的性能与本体差异很大，无法达到性能逐渐过渡的目的；表面热处理只能使零件外表面强化，不能使长轴类零件性能沿轴线过渡。在有些特种行业，对于一些特殊的长轴类零件要求其具有"头硬尾软"的性能，也就是要求一端保证高强度和高硬度，而另一端要求有较高的韧性，如加工刀具类的长柄钻头、冲头、以及某些特殊用途的结构钢零件等。可是应用常规热处理工艺，无法使零件达到这种理想的使用性能。为了使零件达到这种理想的使用性能，必须使零件沿轴向强度和硬度依次递减，改善轴类结构零件受到冲击负荷易产生应力集中的缺陷，提高了零件承载能力。如何采用热处理工艺方法使轴类零件的性能渐变，达到"头硬尾软"的性能一直是本领域的技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容本发明的目的就是针对现有技术的缺陷，提供一种长轴结构零件性能渐变热处理方法，它能够使零件沿轴向强度和硬度依次递减，改善轴类结构零件受到冲击负荷易产生应力集中的缺陷，提高了零件承载能力和性能。本发明的技术方案是这样实现的它包括下述步骤(1)、将按常规热处理工艺淬火后的长轴结构零件，采用盐浴设备，针对长轴类零件的长径比进行动态加热回火；(2)、长轴结构零件动态加热回火时，长轴最软端保温时间tl(s沁As木D,最硬端保温时间t2(s)=Ks*As*D，长轴结构零件在加热介质中垂直上下的运动速度v-L/2(tl-t2);式中As——材料回火时间系数(参见表l);D—一长轴工件的有效厚度，单位mm;Ks—一根据长径比选取的高硬度端回火时间修正系数(参见表1);L一一长轴最软端与最硬端之间的距离，单位mm。其中盐浴的温度控制为750-850°C;本发明优选的技术方案还包括下述步骤将进行回火后的长轴结构零件再进行160'C低温补充回火，进一步消除组织梯度变化产生的内应力，稳定组织和尺寸。本发明的原理长轴类零件淬火后采用盐浴介质进行高温短时回火，对零件沿轴向动态加热，通过高温激活能高的马氏体，在高温下快速分解，a-固溶体的碳化物FexC逐渐析出，形成组织梯度，致使零件性能渐变，达到所需的硬度。表1轴类零件盐浴回火工艺系数选用参照表<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>本发明主要采取了高温短时快速阶梯回火的新热处理工艺方法。零件热处理时间短，效率高，氧化轻微，表面质量好的特点。特别是在处理某些具有回火脆性的材料，本方法可以避免材料出现回火脆性，造成零件强度下降的同时塑性也同时下降的情况，达不到降低硬度提高塑性的目的。如按常规工艺，35CrMnSiA材料降低硬度到45HRC，正常回火温度处理需要在400'C士10'C保温，该温度是35CrMnSiA材料的I类回火脆性区(280°C-450°C)，在回火脆性区保温时间长，将造成工件冲击韧性下降。运用本工艺技术通过快速回火使零件在回火脆性区极短的过渡，避免了零件出现回火脆性。通过快速回火热处理试验达到了使零件轴向硬度渐变的预定指标，试验原理和方法经过验证是合理、可行的，具有可操作性，实现了同一零件本体上硬度渐变。具体实施例方式实施例1:壳体热处理壳体材料35CrMnSiA，长轴类盲孔结构零件，零件长度与有效厚度比为15:1以上。设计要求零件头部高强度、高硬度而尾部有高强度的同时保证一定的塑性，以减少尾部工作时的脆裂或因塑性过大变形影响电讯器件的功能。技术指标壳体热处理后头部硬度(52±2)HRC，尾部硬度(45±2)HRC，零件头尾硬度必须逐渐过渡。热处理工艺①淬火。壳体在真空淬火炉中淬火，淬火后壳体硬度达(5254)HRC，整体硬度分布均匀；②快速回火a)在壳体外表面做出孔深标记，电火花从标记处穿4>8通气孔；壳体孔口向下绑扎；b)盐浴炉设温850'C加热，到温后保温15min进行脱氧捞渣；再降温到780'C进行保温；快速回火参数a)壳体孔口要求硬度最低HRC45，正常回火温度(400*C±10)。C，孔口壁厚5mm，因其为开口封闭管，其有效厚度为15mm。因此，其快速回火保温时间如下tl=As*D=l.3s/mmX15mm=19.5(s)b)壳体内孔头部要求硬度最高HRC52,其有效厚度35mm,正常回火温度(250'C±10)'C，因此，其快速回火保温时间如下t2=Ks*As*D=0.91X0.1s/mmX35mm=3.185s3.2sc)盐浴中垂直上下移动速度v=L/2(tl-t2)=336/2X(19.5-3.2)=10.3mm/s③煮盐。用沸水清理干净壳体外表面盐渍。④补充回火。零件经过快速回火后，于160'C保温2小时进行低温补充回火。测试结果应用高温短时快速回火热处理新工艺，使零件达到设计要求。热处理后壳体性能检测结果见表2。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>实施例2:顶杆热处理顶杆材质40Cr，直径小36，长度300。头部要求耐磨硬度52-55HRC，尾部夹持部分要求综合机械性能硬度30-35HRC。热处理工艺①淬火a)盐浴炉设温850'C保温15min进行脱氧捞渣；再恒温850'C进行保温；b)顶杆垂直绑扎，在盐浴炉中淬火，淬火后硬度达(5356)HRC，整体硬度分布均匀；②快速回火a)盐浴炉降温到780'C进行保温；b)顶杆硬度最低端HRC32，正常回火温度(500'C±10)'C，其有效厚度为36mm。因此，其快速回火保温时间如下tl=As*D=2.6s/mmX36mm=93.6(s)c)顶杆硬度最高端HRC55，正常回火温度(200'C±10)°C,长径比8:1，其有效厚度为36mm。因此，其快速回火保温时间如下-t2=Ks*As*D=0.82X0.1s/mmX36mm=2.952s"3.0sd)盐浴中垂直上下移动速度v=L/2(tl-t2)=300/2X(93.6-3.0)=1.67mm/s③煮盐。用沸水清理干净顶杆外表面盐渍。④补充回火。零件经过快速回火后，进行160'C保温2小时的低温补充回火，测试结果顶杆头部硬度55HRC，尾部夹持部分硬度32HRC，头尾之间硬度逐渐过渡，满足使用要求。权利要求1、一种长轴结构零件性能渐变热处理方法，它包括下述步骤(1)、将按常规热处理工艺淬火后的长轴结构零件，采用盐浴设备，针对长轴类零件的长径比进行动态加热回火；(2)、长轴结构零件动态加热回火时，长轴最软端保温时间t1＝As*D，最硬端保温时间t2＝Ks*As*D，长轴结构零件在加热介质中垂直上下的运动速度v＝L/2(t1-t2)；式中As——材料回火时间系数；D——长轴工件的有效厚度，单位mm；Ks——根据长径比选取的高硬度端回火时间修正系数；L——长轴最软端与最硬端之间的距离，单位mm。2、根据权利要求l的一种长轴结构零件性能渐变热处理方法，其中盐浴的温度控制为750—850°C。3、根据权利要求1或2的一种长轴结构零件性能渐变热处理方法，它包括下述步骤将进行回火后的长轴结构零件再进行160'C低温补充回火。全文摘要本发明涉及金属零件的热处理方法，具体地说是通过特殊热处理技术实现轴长类零件的性能从一端到另一端逐次改变的工艺技术和热处理方法。它包括下述步骤(1)、将长轴结构零件采用盐浴进行动态加热回火；(2)、动态加热回火时，长轴最软端保温时间t1＝As*D，最硬端保温时间t2＝Ks*As*D，长轴结构零件在加热介质中垂直上下的运动速度v＝L/2(t1-t2)；式中As-材料回火时间系数；D-长轴工件的有效厚度，单位mm；Ks-根据长径比选取的高硬度端回火时间修正系数；L-长轴最软端与最硬端之间的距离，单位mm。本发明能够使零件沿轴向强度和硬度依次递减，改善轴类结构零件受到冲击负荷易产生应力集中的缺陷，提高了零件承载能力和性能。文档编号C21D11/00GK101307379SQ20081004835公开日2008年11月19日申请日期2008年7月10日优先权日2008年7月10日发明者李耀华,胡小春,赵小红,赵正国,陆天森申请人:国营险峰机器厂