专利名称：一种aisi4145h钢的退火热处理工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于金属热处理领域，涉及一种钢的退火工艺，具体的说是一种AISI4145H钢退火热处理方法。
背景技术：
AISI4145H钢具有优良的强度和耐冲击性能，较好的耐磨性。广泛应用于制造油田钻井工具石油钻铤。现有技术中，采用大型退火炉对AISI4145H钢进行退火热处理，其热处理工艺是将棒材由室温加热到710°C保温15h，随炉冷却到500°C后空冷，整个热处理周期为55小时。其机理是再结晶退火，其组织转变特征是铁素体，由轧制态的非平衡状态通过加热过程的再结晶行核和长大，变为平衡态组织，但珠光体中的渗碳体没有发生显著变化，仍为片层状组织。现有的退火工艺虽能保证产品合格率，热处理周期较长，影响热处理炉的生产效率，并造成能源浪费，提高了生产成本。急需一种新的生产工艺，缩短生产周期，降低生产成本。
发明内容
为了克服现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种AISI4145H钢快速退火的热处理工艺。该退火工艺是加热温度在Aca点附近，在加热保温过程中，不但铁素体发生再结晶转变为平衡组织。而且渗碳体处于球化和准球化状态，从而钢材的硬度值降低。解决了现有技术所存在的退火在炉时间过长，产能较低等问题，钢的各种性能指标均达到要求。本发明的目的是通过以下技术方案来实现的
一种O 150mm的AISI4145H钢的退火热处理工艺，其特征在于该热处理工艺包括加热、保温和冷却，具体要求为钢材从室温状态直接进入退火热处理炉内，随炉加热至Acl点，保温17-18h ;出炉空冷至室温，得到符合要求的AISI4145H钢。本发明中，进入退火热处理炉内的钢材加热速度为70_90°C/h。最优选是加热速度为80°C/h。加热温度在Acl点附近，可以是740°C。保温时间最佳为17h。工件出炉空冷至室温，其由索氏体组织球化为粒状珠光体组织，硬度值降低为HB215，满足切削加工需求；此工艺退火时间为26. 5h。随炉加热时间按公式h= a KD确定；
式中，D—工件有效直径
K一装炉修正系数，取4 a 一加热系数，取I. 5。本发明解决了现有技术所存在的退火在炉时间过长，产能较低等问题。在保证各项性能满足要求的前提下，缩短加热时间、保温温度及冷却速度，棒材在炉时间可以成功缩短，提高热处理产能，工件硬度值降低为HB215，满足切削加工需求硬度值低于HB229。本发明在加热保温过程中，不但铁素体发生再结晶转变为平衡组织，而且渗碳体处于球化和准球化状态，从而钢材的硬度值降低，缩短了退火时间，提高了效率，钢的各种、性能指标均达到要求。
图I是本发明工艺工件退火后放大1000倍的金相照片。图2是本发明所述退火工艺实施方案图。
具体实施例方式首先用gleeble3500热模拟试验机测得该钢的Ael温度为757. 2 V，退火温度选择在Acl稍低的740°C，此时渗碳体处于热力学不温度状态。由于原始组织中片状渗碳体各部位的曲率不同，在保温过程中，碳原子通过尖端溶解，平面沉淀的方式逐渐断开球化。这样退火组织中的渗碳体不再是片层状，而是由球化和准球化的状态存在，从而硬度值降低。按公式h=a KD确定加热时间。式中，D—工件有效直径 K一装炉修正系数，(取4)
a 一加热系数，(取I. 5)
图I为AISI4145H钢在热处理工艺为740°C，保温2h后，空冷至室温的试样金相组组放大1000倍图。图中为球化和准球化组织。实施例I
将O 150mm的AISI4145H钢以80°C /h由室温加热到达目标温度740°C需要9. 25h，达到目标温度保温17h后空冷至室温。热处理过程共需要26. 5h，较原始工艺55h缩短了 28. 5h左右。本实施例中，钢材由索氏体组织球化为粒状珠光体组织，硬度值降低为HB215，满足切削加工需求，满足加工硬度要求。实施例2
将0150mm的AISI4145H钢以80°C /h由室温加热到达目标温度680°C需要8. 5h，达到目标温度保温17h后空冷至室温。热处理过程共需要25. 5h，退火工艺时间减少，试样硬度值为HB259，硬度值不符合要求。实施例3
将0150mm的AISI4145H钢以80°C /h由室温加热到达目标温度740°C需要9. 25h，保温15h后空冷至室温。热处理过程共需要24. 5h，退火时间减少，硬度值为HB264，不符合生
产要求。通过上述三种实施例的对比发现棒材经过不同的热处理工艺可以不同程度的缩短退火工艺的时间，但只有实施例I的退火工艺棒材硬度值满足要求，热处理时间较短。
权利要求
1.一种AISI4145H钢的退火热处理工艺，其特征在于该热处理工艺包括加热、保温和冷却，具体要求为钢材从室温状态直接进入退火热处理炉内，随炉加热至Aca点，保温17-18h ;出炉空冷至室温，得到符合要求的AISI4145H钢。
2.根据权利要求I所述的AISI4145H钢的退火热处理工艺，其特征在于进入退火热处理炉内的钢材加热速度为70-90°C /h。
3.根据权利要求2所述的AISI4145H钢的退火热处理工艺，其特征在于加热速度为80 0C /h。
4.根据权利要求I所述的AISI4145H钢的退火热处理工艺，其特征在于随炉加热至740。。。
5.根据权利要求I所述的AISI4145H钢的退火热处理工艺，其特征在于保温时间为17h。
全文摘要
本发明公开了一种AISI4145H钢的退火热处理工艺，该热处理工艺包括加热、保温和冷却，具体要求为钢材从室温状态直接进入退火热处理炉内，按照80℃/h的加热速度随炉加热至740℃保温17h；出炉空冷至室温，得到符合要求的AISI4145H钢。工件硬度值降低为HB215，满足切削加工需求。本发明在保证各项性能满足要求的前提下，缩短加热时间、保温温度及冷却速度，棒材在炉时间可以成功缩短，提高热处理产能。
文档编号C21D1/26GK102643961SQ20121014671
公开日2012年8月22日 申请日期2012年5月14日 优先权日2012年5月14日
发明者唐鑫, 席波, 李佑河, 王一谦, 祝瑞荣, 章小峰, 黄贞益 申请人:南京钢铁股份有限公司, 安徽工业大学