合金钢的锻后热处理方法
【专利摘要】合金钢的锻后热处理方法，在待处理合金钢工件表面形成防脱碳防氧化保护层，然后对具有防脱碳防氧化保护层的待处理合金钢工件进行等温退火步骤。此合金钢的锻后热处理方法能有效防止了待处理合金钢工件的表面发生脱碳和氧化，并缩短加热周期，进而有利于提高待处理合金钢工件的综合机械性能。
【专利说明】合金钢的锻后热处理方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种热处理工艺，尤其是一种合金钢的锻后热处理方法。
【背景技术】
[0002]34CrNi3Mo合金钢是机械制造行业中应用十分广泛的高强度合金钢之一，其综合机械性能较好，具有良好的塑性、韧性、耐磨性、耐蚀性和一定的抗热性，较高的回火稳定性与较宽的回火温度范围，以及良好的冷热加工性能。因此，34CrNi3Mo合金钢主要用于齿轮轴等零部件，且特别适用于大截面、高负荷和承受冲击载荷的重要锻件。
[0003]传统的齿轮轴的制作方法包括锻造加工工序、锻后的热处理工序、机械加工工序以及调质处理工序等。但是，在实际生产过程中，传统的煅后热处理工序通常是将工件直接装入退火炉中进行普通退火，由于工件在退火炉中的热处理周期较长，容易导致工件表面氧化脱碳，从而影响后续调质处理工序的效果。例如，传统的煅后热处理工艺可能导致工件的硬度偏高，从而对工件的力学性能产生一定的影响，无法满足工件的使用的技术要求。此外，传统的调质处理工序中通常是采用油冷的方式进行回火冷却，也不利于减少工件的残余应力，从而影响到工件的综合机械性能。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于，提供一种合金钢的锻后热处理方法，其能有效防止待处理合金钢工件的表面发生脱碳和氧化，并能有效缩短待处理合金钢工件的热处理周期，进而有利于提高待处理合金钢工件的综合机械性能。
[0005]本发明解决其技术问题是采用以下的技术方案来实现的。
[0006]一种合金钢的锻后热处理方法，其是先在待处理合金钢工件表面形成防脱碳防氧化保护层，再对具有防脱碳防氧化保护层的待处理合金钢工件进行等温退火步骤。
[0007]本发明的有益效果是，本发明的合金钢的锻后热处理方法在在待处理合金钢工件表面涂布防脱碳防氧化保护层，能有效防止了待处理合金钢工件的表面在后续的退火步骤中发生脱碳和氧化。此外，本发明的合金钢的锻后热处理方法通过对具有防脱碳防氧化保护层的待处理合金钢工件进行等温退火步骤，能有效缩短待处理合金钢工件的热处理周期，因此，有利于提高待处理合金钢工件的综合机械性能。特别是，通过本发明的合金钢的锻后热处理方法处理的工件的硬度能较好的满足工件的使用的技术要求。
[0008]上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举实施例，详细说明如下。`
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1是本发明一实施例的合金钢的锻后热处理方法的流程图。
[0010]110:涂布防脱碳防氧化保护层步骤 120:等温退火步骤[0011]130:调质处理步骤132:淬火步骤
[0012]134:高温回火步骤
【具体实施方式】
[0013]为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合较佳实施例，对依据本发明提出的合金钢的锻后热处理方法的【具体实施方式】、特征及其功效，详细说明如下。有关本发明的前述及其它技术内容、特点及功效，在以下配合参考图式的较佳实施例的详细说明中将可清楚呈现。通过【具体实施方式】的说明，当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入且具体的了解，并非用来对本发明加以限制。
[0014]图1是本发明一实施例的合金钢的锻后热处理方法的流程图。在本实施例中，是利用34CrNi3Mo合金钢毛坯料经过一系列的锻造加工步骤制成锻造后的待处理的合金钢工件例如是齿轮轴。34CrNi3Mo合金钢的主要成分含量包括质量百分比0.70%~1.10%的铬(Cr)，2.75% ~3.25% 的镍(Ni)，0.25% ~0.40% 的钥(Mo)，0.30% ~0.40% 的碳(C)等。
[0015]请参阅图1，本实施例的合金钢的锻后热处理方法，首先是在待处理的合金钢工件的表面进行形成防脱碳防氧化保护层步骤110。在本实施例中，形成防脱碳防氧化保护层步骤110是采用石墨粉与油充分搅拌均匀形成糊状物，较佳的是，将石墨粉与机械油充分搅拌均匀形成糊状物，然后将糊状物均匀涂布在待处理的合金钢工件的整个表面形成防脱碳防氧化保护层。防脱碳防氧化保护层的厚度应当完全密封待处理合金钢工件的表面，并使得待处理合金钢工件的表面在后续的热处理工序中不被暴露出来为宜。本实施例中，防脱碳防氧化保护层例如石墨油糊状涂层的形成厚度约为0.2-0.5毫米。此外，值得一提的是，石墨粉与油的混合比例并无特别限定，只要石墨粉能充分与油混合形成均匀的糊状即可。由于在待处理的合金钢工件的表面形成了防脱碳防氧化保护层例如本实施例中的石墨油糊状涂层，此石墨油糊状涂层能有效阻止待处理的合金钢工件的表面与后续热处理工序中的氧气接触，因此能有效防止待处理合金钢工件的表面在后续的热处理工序中发生脱碳和氧化。当然，防脱碳防氧化保护层并不`限定于本实施例中的石墨油糊状涂层，其它适宜的防脱碳防氧化保护层也可适用于形成在待处理的合金钢工件的表面。
[0016]在形成防脱碳防氧化保护层步骤110之后，对具有防脱碳防氧化保护层的待处理合金钢工件进行等温退火步骤120。等温退火是指将工件加热保温后，以较快的冷却速度冷至Acl (加热时开始形成奥氏体的温度)以下某一个温度保温一段时间，使奥氏体等温分解为珠光体。换句话说，等温退火是指将工件加热到一定温度之后，使其在一个较低温度的环境中快速冷却，冷却至这个较低的温度后再保温。在本实施例中，等温退火步骤120是首先将具有防脱碳防氧化保护层的待处理合金钢工件加热至600~650°C进行保温，之后，快速冷却待处理合金钢工件至280~320°C进行保温，接着将待处理合金钢工件加热至650~670°C进行保温，并继续加热待处理合金钢工件至870~890°C进行保温，之后快速冷却待处理合金钢工件至280~320°C进行保温，然后再次将待处理合金钢工件加热至640~660°C进行保温，随后在炉内冷却至400°C以下并出炉空冷。需要注意的是，在等温退火步骤120中的各个温度的保温时间无特别限定，其可根据待处理合金钢工件的大小和装炉量而定，只要保温时间能保证待处理合金钢工件热透即可。而快速冷却待处理合金钢工件至280~320°C进行保温的时间应适当延长，较佳的是在5小时以上。由于采用等温退火步骤110，快速的冷却降温在一定程度上能有效缩短待处理合金钢工件的热处理周期，从而有利于提高待处理合金钢工件的综合机械性能。
[0017]值得一提的是，本实施例中的防脱碳防氧化保护层例如本实施例中的石墨油糊状涂层在经过等温退火步骤120中能有效阻止待处理的合金钢工件的表面与退火炉中的氧气接触，因此能有效防止待处理合金钢工件的表面在后续的等温退火步骤120中发生脱碳和氧化。不过，防脱碳防氧化保护层例如石墨油糊状涂层的表层的一部分可能会被氧化掉，但是大部分仍会包覆在待处理合金钢工件的表面。然后，对经过等温退火步骤120的待处理合金钢工件会进行一系列的机加工步骤，机加工的步骤一方面是使得待处理合金钢工件进一步精细化成型结构，另一方面也可方便的将待处理合金钢工件表面的防脱碳防氧化保护层去除。
[0018]随后，经过机加工步骤的待处理合金钢工件可直接进行调质处理步骤130。本实施例中，调质处理步骤130包括淬火步骤132和高温回火步骤134。淬火步骤132的淬火温度是850~890°C。需要注意的是，淬火步骤132的保温时间并无特别限定，其可根据待处理合金钢工件的大小和装炉量而定，只要保温时间能保证待处理合金钢工件热透即可。高温回火步骤140是对经过淬火步骤132的待处理合金钢工件进行的，回火温度为550~650°C，高温回火步骤140的保温时间也可根据待处理合金钢工件的大小和装炉量而定，只要保温时间能保证待处理合金钢工件热透即可，之后将待处理合金钢工件出炉后空冷。较佳的是，高温回火步骤134的保温时间约是淬火步骤132的保温时间的2倍。高温回火步骤134采用空冷的回火冷却方式，有利于减少工件的内应力，并使残余应力降低到最小值，从而有利于改善待处理合金钢工件的综合机械性能。
[0019]制得一提的是，本实施例的渗金钢的锻后热处理方法不仅适用于34CrNi3Mo合金钢，而且也适用于其它与34CrNi3Mo性能相近的合金钢，例如35CrMo合金钢或35CrNiMo合金钢等。
``[0020]综上所述，本实施例的合金钢的锻后热处理方法在在待处理合金钢工件表面涂布防脱碳防氧化保护层，能有效防止了待处理合金钢工件的表面在后续的退火步骤中发生脱碳和氧化。此外，本实施例的合金钢的锻后热处理方法通过对具有该防脱碳防氧化保护层的该待处理合金钢工件进行等温退火步骤，能有效缩短待处理合金钢工件的加热周期。另外，本实施例的合金钢的锻后热处理方法的高温回火步骤采用空冷的回火冷却方式，有利于减少工件的内应力，并使残余应力降低到最小值。因此，本实施例的合金钢的锻后热处理方法能有效改善工件的冲击值，降低硬度值，减少残余应力，从而有利于提高工件的综合机械性能。
[0021]以上所述，仅是本发明的实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
【权利要求】
1.一种合金钢的锻后热处理方法，其特征在于，其包括: 在待处理合金钢工件表面形成防脱碳防氧化保护层；以及 对具有该防脱碳防氧化保护层的该待处理合金钢工件进行等温退火步骤。
2.如权利要求1所述的合金钢的锻后热处理方法，其特征在于，该合金钢的材质为34CrNi3Mo、35CrMo 或 35CrNiMo。
3.如权利要求1所述的合金钢的锻后热处理方法，其特征在于，该防脱碳防氧化保护层包括石墨粉和油。
4.如权利要求1所述的合金钢的锻后热处理方法，其特征在于，该防脱碳防氧化保护层的厚度范围是0.2~0.5毫米。
5.如权利要求1所述的合金钢的锻后热处理方法，其特征在于，该等温退火步骤是首先将该待处理合金钢工件加热至600~650°C进行保温，之后快速冷却至280~320°C进行保温，接着再将该待处理合金钢工件加热至650~670°C进行保温，并继续加热至870~890°C进行保温，之后快速冷却至280~320°C进行保温，然后再次将该待处理合金钢工件加热至640~660°C进行保温，随后在炉内冷却至400°C以下并出炉空冷。
6.如权利要求1所述的合金钢的锻后热处理方法，其特征在于，在该等温退火步骤之后，更包括对该待处理合金钢工件进行调质处理步骤。
7.如权利要求6所述的合金钢的锻后热处理方法，其特征在于，该调质处理步骤包括淬火步骤以及高温回火步骤。
8.如权利要求7所述的合金钢的锻后热处理方法`，其特征在于，该淬火步骤的淬火温度是850~890°C。
9.如权利要求7所述的合金钢的锻后热处理方法，其特征在于，该高温回火步骤的回火温度为550-650°C。
10.如权利要求7所述的合金钢的锻后热处理方法，其特征在于，该高温回火步骤的回火冷却方式是空冷。
【文档编号】C21D1/26GK103468887SQ201310333186
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年8月2日 优先权日:2013年8月2日
【发明者】郭秋彦, 陈倩, 李莉, 刘强, 杨安志, 冯擎峰 申请人:浙江吉利汽车研究院有限公司, 浙江吉利控股集团有限公司