低碳低合金钢铸造转向节的快速调质处理方法
【专利摘要】本发明涉及一种低碳低合金钢铸造转向节的快速调质处理方法，所述方法把淬火加热温度设定在AC3+90～110℃，当测温仪测量炉内铸件表面温度到达淬火加热温度后，铸件出炉淬火，将回火加热温度在现有回火加热温度基础上提高20～30℃，铸件表面温度到达回火加热温度时，将回火保温时间缩短为现有回火保温时间的1/2～1/3，回火保温后冷却。本发明淬火、回火加热温度较高，保温时间较短，缩短了生产周期，提高了生产效率，减少了能源消耗。
【专利说明】低碳低合金钢铸造转向节的快速调质处理方法
【技术领域】
[0001]本发明属于金属热处理领域，尤其是低碳低合金钢铸造转向节的快速调质处理方法。
【背景技术】
[0002]转向节是汽车上受力较复杂的重要部件，一般采用40Cr或40MnB钢模锻而成，对于结构复杂的转向节，采用低碳低合金钢铸造成型更能节约成本和缩短生产周期。低碳低合金铸造的转向节对于机械性能和金相组织都有严格要求，在保证转向节的机械性能和金相组织的前提下，调质处理工艺对于缩短生产周期就显得非常关键。 [0003]对于低碳低合金钢铸件，为了消除枝晶偏析、晶粒粗大、组织和成分不均等铸造缺陷，传统的热处理工艺是退火后再调质。对于20Mn2钢，传统调质的淬火加热温度为Acs+30~70°C(多数为910°C)，淬火冷却液为盐水，回火加热温度为630°C。传统工艺需要退火预处理，淬火保温需3h，回火保温需5h，淬火、回火保温时间相对较长，造成铸件氧化皮厚，且耗能大，生产效率低。由于低碳低合金钢铸造转向节结构复杂、壁厚相差大，按传统工艺热处理后的机械性能和金相组织常达不到要求，对于量产非常不利。
【发明内容】
[0004]本发明的目的，就是克服现有技术的不足，提供一种快速调质处理方法，既能满足低碳低合金钢铸造转向节的机械性能和金相组织要求，又能减少保温时间，提高生产效率、降低能耗。
[0005]为了达到上述目的，采用如下技术方案:
[0006]一种转向节的快速调质处理方法，所述方法依次包括以下工艺步骤，
[0007]I)往热处理炉通入保护气体，并放入铸件；
[0008]2)淬火加热温度设定为AC3+90~110°C ;
[0009]3)使用测温仪测量炉内铸件表面实际温度，并计算温度控制柜仪表指示温度和炉内铸件表面温度分别到达淬火加热温度的时间差Λ T ；
[0010]4)当温度控制柜仪表指示温度到达淬火加热温度后，在淬火加热温度下继续保温Δ T ；
[0011]5)保温Λ T后，铸件出炉放入淬火液中冷却；
[0012]6)将淬火冷却后的铸件装框入台车炉回火，将回火加热温度在现有回火加热温度基础上提高20~30°C，回火保温时间缩短为现有回火保温时间的1/2~1/3 ；
[0013]7)回火保温完成后，铸件出炉放入冷却介质中冷却。
[0014]进一步地，所述保护气体为氮气。
[0015]进一步地，所述淬火液为PAG淬火液。
[0016]进一步地，所述PAG淬火液是PAG浓度为3%~8%的水溶液。
[0017]进一步地,所述回火时冷却介质与淬火时使用的淬火液相同。[0018]进一步地，所述铸件为20Mn2铸造的转向节。
[0019]进一步地，所述加热炉为台车炉。
[0020]进一步地，所述测温仪为红外线测温仪。
[0021]进一步地，所述铸件装炉量在1.4t~1.6t，Δ T的时间为40~60分钟。
[0022]与现有技术相比，本发明的有益效果在于:
[0023]本发明所述的快速调质工艺省去了退火预处理，淬火、回火加热温度较高，保温时间较短，而传统热处理工艺需要退火预处理。本发明大大减少了保温时间，缩短了生产周期，提高了生产效率，减少了能源消耗。
【专利附图】
【附图说明】[0024]图1是现有技术的热处理工艺曲线图；
[0025]图2是本发明所述热处理工艺曲线图。
【具体实施方式】
[0026]本实施例的低碳低合金钢铸造转向节是采用20Mn2钢铸造而成，是一种小型铸件，单件重量6Kg~184Kg不等,热处理有效壁厚10~IOOmm不等,利用低碳低合金钢铸造转向节的快速调质处理方法按以下步骤进行调质处理:
[0027]首先，采用台车炉作为加热炉，通入氮气作为保护气体。
[0028]接着，将使用20Mn2材料铸造的转向节在炉内按上、下两层整齐摆放，相互间有足够空间便于热气流通，保证加热均匀。
[0029]紧接着，将淬火加热温度设定为AC3以上温度(AC3+90~110°C )。本实施例设定的淬火加热温度优选为930°C。传统调质的淬火加热温度为Ac3+30~70°C (多数为910°C)。与传统910°C淬火加热温度相比，本实施例的淬火加热温度高于传统淬火加热温度。
[0030]设定淬火加热温度后开始加热，当温度控制柜仪表指示温度到达淬火加热温度后，使用红外线测温仪测量炉内铸件表面实际温度。从测试过程中得知，当温度控制柜仪表指示温度到达淬火加热温度后，铸件表面实际温度要延后一段时间才能到达淬火加热温度。分别计录温度控制柜仪表指示温度及炉内铸件表面的实际温度到达淬火加热温度的时间，算出两时间的时间差Λ T0经过多次测量，装炉量控制在1.4t~1.6t，A T的时间为40~60分钟。
[0031]当温度控制柜仪表指示温度到达淬火加热温度(930°C)后，铸件继续保温Λ T时间，Λ T时间为40~60分钟，与传统的2~3小时的保温时间相比，本实施例保温时间减少了 1/2~2/3。如图1，现有技术一般在930°C加热3小时后进行退火。退火后，在910°C下加热3小时再进行淬火。淬火后，在630°C下回火5小时。最后再水冷完成调质的处理。如图2所示，本发明在930°C下加热I小时后，保温Λ T时间，再进行淬火冷却。然后在650°C下进行回火处理。最后再进行淬火冷却，完成整个调质的处理流程。
[0032]保温Λ T时间后，铸件分批出炉淬火，淬火液选用PAG淬火液。本实施例的PAG淬火液优选为PAG浓度为3%~8%的有机溶剂的水溶液。
[0033]淬火冷却完成后，将冷却后的铸件装框入台车炉回火加热，回火加热温度设定为650°C，保温时间为2小时。与传统的回火加热温度约630°C，保温时间5小时相比，本实施例的回火加热温度提高了 20~30°C，保温时间缩短为现有回火保温时间的1/2~1/3。
[0034]保温结束后，铸件出炉采用有机溶剂的水溶液或盐水作为冷却介质。有机溶剂优选为PAG浓度为3%-8%的有机溶剂的水溶液。
[0035] 经过本发明方法处理的20Mn2铸造转向节，Rm≥650N/mm2，ReL≥500N/mm2，A≥20%,铁素体含量≥10%，完全满足对20Mn2铸造转向节机械性能和金相组织的要求(Rm≥610N/mm2, ReL≥450N/mm2, A≥18%，铁素体含量≥30%)，而且缩短生产周期，降低能耗，节约生产成本的效果也非常明显。
【权利要求】
1.一种低碳低合金钢铸造转向节的快速调质处理方法，其特征在于，所述方法依次包括以下工艺步骤: 1)往热处理炉通入保护气体，并放入铸件； 2)淬火加热温度设定为AC3+90~110°C; 3)使用测温仪测量炉内铸件表面实际温度，并计算温度控制柜仪表指示温度和炉内铸件表面温度分别到达淬火加热温度的时间差Λ T ； 4)当温度控制柜仪表指示温度到达淬火加热温度后，在淬火加热温度下继续保温Δ T ； 5)保温ΛT后，铸件出炉放入淬火液中冷却； 6)将回火加热温度在现有回火加热温度基础上提高20~30°C，放入淬火后的铸件进行回火，将回火保温时间缩短为现有回火保温时间的1/2~1/3 ； 7)回火保温完成后，铸件出炉放入冷却介质中冷却。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:所述保护气体为氮气。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:所述淬火液为PAG淬火液。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于:所述PAG淬火液是PAG浓度为3%~8%的水溶液。
5.根据权利要求1所述的方 法，其特征在于:所述回火时冷却介质与淬火时使用的淬火液相同。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:所述铸件为20Mn2铸造的转向节。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:所述加热炉为台车炉。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:所述测温仪为红外线测温仪。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:所述铸件装炉量在1.4t~1.6t，Δ T的时间为40~60分钟。
【文档编号】C21D9/00GK103572026SQ201210262598
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2012年7月26日 优先权日:2012年7月26日
【发明者】刘啟平, 曾会书, 唐朝, 阳权, 叶建军 申请人:广东省韶铸集团有限公司