一种20Cr2Ni4钢的正火热处理工艺的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种钢材的正火热处理工艺，包括如下步骤：(1)将炉温设定为800℃-980℃的炉内，将钢材放入，加热到设定温度后保温；(2)出炉后敞开整筐风冷；(3)再将风冷后的钢材放入炉内，炉温设定为450-550℃，加热至设定温度后保温；(4)钢材出炉后，用水快速冷却。本发明所提供的工艺较为简单，成本较低，不仅硬度较高而且晶粒细致。
【专利说明】-种20Cr2Ni4钢的正火热处理工艺
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种钢材的热处理工艺，尤其涉及一种20Cr2Ni4钢材的正火热处理 工艺。
【背景技术】
[0002] 20Cr2Ni4钢为高强度合金渗碳钢，有良好的综合力学性能，其淬透性、强韧性均超 过12CrMi3钢。可用作强度要求较高的渗碳及调质结构件。常用于制造中小型汽车、拖拉 机的发动机和传动系统中的齿轮，也可代替12CrNi3钢制造要求心部性能较高的渗碳件、 氰化件，如石油钻探和冶金露天矿用的牙爪和牙轮体。
[0003] 20Cr2Ni4钢锻造性能良好，锻造加热温度为1200°C，始锻温度1150°C，终锻温度 大于850°C，锻后缓冷。20Cr2Ni4钢虽为渗碳钢，但可经调质处理，可在调质状态下使用。 20Cr2Ni4钢经渗碳或碳氮共渗和淬火、低温回火处理，钢表面呈现较高的疲劳强度、高的硬 度与耐磨性，同时心部保持较高的强韧性，可满足使用要求。渗碳后不能直接淬火，而在淬 火前需进行一次高温回火，以减少表面大量残余奥氏体。20Cr2Ni4钢如在锻后出现晶粒粗 大时，即使经正火及随后渗碳加热，在淬火后仍将得到粗大的马氏体组织。
[0004] 如CN100434542C公开的一种钢材的热处理，特别是涉及一种20Cr2Ni4钢材的正 火工艺。工艺步骤如下：（1)将钢材放入炉温度850°C_930°C的炉内加热到850°C_930°C 后保温4-11小时，（2)通过7-12小时的降温时间降温至540°C_650°C后保温0. 5-5小时， (3)出炉整筐空冷。它工艺较为简单，成本较低，20Cr2Ni4钢材一次正火后硬度就能达到 180HBS-227HBS，解决了现有技术所存在的正火加二到三次高温回火热处理工艺存在着工 艺较为复杂和成本较高等问题。但是该发明所得到的钢材的晶粒粗大。
[0005] 为了使得到的钢材一方面具有较高的强度，另一方面为防止钢材内部的晶粒粗 大，需要开发一种20Cr2Ni4钢的正火热处理工艺。
【发明内容】
[0006] 本发明目的在于提供一种20Cr2Ni4钢材的正火热处理工艺，本发明所提供的工 艺较为简单，成本较低，不仅硬度达到令人满意的效果，而且解决了晶粒粗大的问题。
[0007] 本发明所提供的20Cr2Ni4钢材的正火热处理工艺，包括如下步骤：
[0008] (1)将炉温设定为 800°C_980°C的炉内，例如为 810°C、830°C、845 °C、855 °C、 860 °C、870 °C、890 °C、900 °C、910 °C、930 °C、945 °C、950 °C、960 °C、975°C等，优选为 870°C_900°C，进一步优选为850°C_950°C，将钢材放入，加热到设定温度后保温；
[0009] (2)出炉后敞开整筐风冷；
[0010] (3)再将风冷后的钢材放入炉内，炉温设定为450-550°C，例如为460°C、470°C、 485°C、495°C、510°C、530°C、545°C等，优选为 470-530°C，进一步优选为 500-520°C，加热至 设定温度后保温；
[0011] ⑷钢材出炉后，用水快速冷却。
[0012] 在热处理工艺中进行二次回火，为后期的机加工和感应热处理提供了良好的组织 和硬度，有效地避免了因不平衡组织快速加热产生的裂纹；提高材料的综合机械性能。采用 快速水冷则抑止了第二相的析出，防止了回火脆性。
[0013] 作为优选技术方案所述的正火热处理工艺，步骤（1)中所述的保温时间为l_6h， 例如为I. 2h、l. 4h、l. 5h、l. 7h、2. 5h、2. 8h、3. 0h、3. 4h、3. 8h、4.lh、4. 4h、· 4. 6h、5.lh、5. 6h、 5. 8h等。优选为2-4h，进一步优选为3h。
[0014] 作为优选技术方案所述的正火热处理工艺，步骤（2)中所述的风冷时间为 10_15min,例如为 10. 5min、llmin、ll. 4min、ll. 8min、12. 4min、12. 6min、13. 5min、14. 2min、 14. 7min等，优选为 10_13min。
[0015] 作为优选技术方案所述的正火热处理工艺，步骤（3)中所述的保温时间为l-10h， 例如为I. 2h、l. 6h、2. 3h、2. 5h、2. 7h、3.lh、3. 5h、4. 0h、4. 9h、5. 6h、7.lh、7. 5h、8. 4h、9.Oh、 9. 5h等，优选为2-8h，进一步优选为4-6h。
[0016] 作为优选技术方案所述的正火热处理工艺，步骤（4)中所述的用水冷却时间为 2_5min,例如为 2. 2min、2. 4min、2. 6min、3.lmin、3. 3min、3. 5min、3. 9min、4. 2min、4. 3min、 4. 6min、4. 8min等，优选为 3_4min。
[0017] 本发明采用二次回火和水冷结合的热处理工艺，一方面使获得的钢材硬度高，机 械性能好，另一方面得到的晶粒度令人满意，同时加工工艺简单，成本较低。
【具体实施方式】
[0018] 下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
[0019] 实施例1
[0020] 20Cr2Ni4钢材的正火热处理工艺，包括如下步骤：
[0021] (1)将炉温设定为800°C的炉内，将钢材放入，加热到设定温度后保温Ih;
[0022] (2)出炉后敞开整筐风冷IOmin;
[0023] (3)再将风冷后的钢材放入炉内，炉温设定为550°C，加热至设定温度后保温5h;
[0024] (4)钢材出炉后，用水快速冷却2min。
[0025] 实施例2
[0026] 20Cr2Ni4钢材的正火热处理工艺，包括如下步骤：
[0027] (1)将炉温设定为850°C的炉内，将钢材放入，加热到设定温度后保温3h;
[0028] (2)出炉后敞开整筐风冷13min;
[0029] (3)再将风冷后的钢材放入炉内，炉温设定为450°C，加热至设定温度后保温IOh ;
[0030] (4)钢材出炉后，用水快速冷却3min。
[0031] 实施例3
[0032] 20Cr2Ni4钢材的正火热处理工艺，包括如下步骤：
[0033] (1)将炉温设定为980°C的炉内，将钢材放入，加热到设定温度后保温4h;
[0034](2)出炉后敞开整筐风冷12min ;
[0035] (3)再将风冷后的钢材放入炉内，炉温设定为520°C，加热至设定温度后保温2h;
[0036] ⑷钢材出炉后，用水快速冷却4min。
[0037] 实施例4
[0038] 20Cr2Ni4钢材的正火热处理工艺，包括如下步骤：
[0039] (1)将炉温设定为900°C的炉内，将钢材放入，加热到设定温度后保温3h ;
[0040] (2)出炉后敞开整筐风冷IOmin;
[0041] (3)再将风冷后的钢材放入炉内，炉温设定为550°C，加热至设定温度后保温5h;
[0042] (4)钢材出炉后，用水快速冷却2min。
[0043] 实施例5
[0044] 20Cr2Ni4钢材的正火热处理工艺，包括如下步骤：
[0045] (1)将炉温设定为870°C的炉内，将钢材放入，加热到设定温度后保温6h;
[0046] (2)出炉后敞开整筐风冷15min;
[0047] (3)再将风冷后的钢材放入炉内，炉温设定为470°C，加热至设定温度后保温7h;
[0048] (4)钢材出炉后，用水快速冷却5min。
[0049] 实施例6
[0050] 20Cr2Ni4钢材的正火热处理工艺，包括如下步骤：
[0051] (1)将炉温设定为910°C的炉内，将钢材放入，加热到设定温度后保温a;
[0052] (2)出炉后敞开整筐风冷Ilmin;
[0053] (3)再将风冷后的钢材放入炉内，炉温设定为490°C，加热至设定温度后保温3h;
[0054] (4)钢材出炉后，用水快速冷却3. 5min。
[0055] 实施例7
[0056] 20Cr2Ni4钢材的正火热处理工艺，包括如下步骤：
[0057] (1)将炉温设定为810°C的炉内，将钢材放入，加热到设定温度后保温4h;
[0058] (2)出炉后敞开整筐风冷12min;
[0059] (3)再将风冷后的钢材放入炉内，炉温设定为540°C，加热至设定温度后保温6h;
[0060] (4)钢材出炉后，用水快速冷却2min。
[0061] 实施例8
[0062] 20Cr2Ni4钢材的正火热处理工艺，包括如下步骤：
[0063] (1)将炉温设定为840°C的炉内，将钢材放入，加热到设定温度后保温5h;
[0064] (2)出炉后敞开整筐风冷13min;
[0065] (3)再将风冷后的钢材放入炉内，炉温设定为490°C，加热至设定温度后保温8h;
[0066] (4)钢材出炉后，用水快速冷却5min。
[0067] 性能测试
[0068] 根据GB231-84金属布氏硬度试验方法测定，GB/T6394-2002金属平均晶粒度测定 法对实施例1至实施例5所得的钢材进行硬度和晶粒度的测试，测试结果见表1。
[0069] 表 1
[0070]
【权利要求】
1. 一种20Cr2Ni4钢材的正火热处理工艺，包括如下步骤： (1) 将炉温设定为800°C _980°C的炉内，将钢材放入，加热到设定温度后保温； (2) 出炉后敞开整筐风冷； (3) 再将风冷后的钢材放入炉内，炉温设定为450-550°C，加热至设定温度后保温； (4) 钢材出炉后，用水快速冷却。
2. 根据权利要求1所述的正火热处理工艺，其特征在于，步骤（1)中所述的炉温为 850°C -950°C。
3. 根据权利要求1或2所述的正火热处理工艺，其特征在于，步骤⑴中所述的炉温为 870。。-900。。。
4. 根据权利要求1-3任一项所述的正火热处理工艺，其特征在于，步骤（1)中所述的保 温时间为l-6h。
5. 根据权利要求1-4任一项所述的正火热处理工艺，其特征在于，步骤（1)中所述的保 温时间为2-4h，优选3h。
6. 根据权利要求1-5任一项所述的正火热处理工艺，其特征在于，步骤（2)中所述的风 冷时间为l〇_15min，优选为10-13min。
7. 根据权利要求1-6任一项所述的正火热处理工艺，其特征在于，步骤（3)中所述的炉 温为 470-530°C，优选为 500-520°C。
8. 根据权利要求1-7任一项所述的正火热处理工艺，其特征在于，步骤（3)中所述的保 温时间为l-l〇h，优选为2-8h，进一步优选为4-6h。
9. 根据权利要求1-8任一项所述的正火热处理工艺，其特征在于，步骤（4)中所述的用 水冷却时间为2_5min，优选为3_4min。
【文档编号】C21D1/28GK104278134SQ201310293814
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2013年7月12日 优先权日:2013年7月12日
【发明者】李飞 申请人:无锡成博科技发展有限公司