本发明属于金属材料热处理领域，尤其是一种30crmnsia材料的热处理方法。
背景技术：
30crmnsia是机械制造业中常用的高强度调质结构钢，具有很高的强度和韧性，冷变形塑性中等，可用于制造齿轮、连杆、传动轴、螺栓等零件。该材料常用的热处理方法为调质处理(淬火+高温回火)，由于该材料存在第ⅰ类和第ⅱ类回火脆性，为了有效降低回火脆性，该材料通常采用等温淬火的方式进行处理。等温淬火需要专业的淬火设备盐浴炉，一般需要安排安排外协厂家进行处理，零件的生产周期和生产过程不受控制，且生产成本高。30crmnsia材料的第ⅰ类回火区间在300～450℃，为了抑制第ⅰ类回火脆性，应避免在此温度范围内回火；30crmnsia具有明显的第ⅱ类回火脆性，在高温回火之后应采用快速冷却(水冷或油冷)，以抑制第ⅱ类回火脆性的发生。而且，第ⅰ类回火脆性为不可逆回火脆性，还没有有效的热处理方法可消除钢中的这种回火脆性；第ⅱ类回火脆性为可逆回火脆性，与回火的冷却速度有关，缓冷出现，快冷不出现。
目前，也有少数关于30crmnsia材料不需要专业淬火设备的热处理工艺。如专利申请号为cn201110385021.6的文件公开了一种30crmnsia合金结构钢的热处理工艺，具体工艺过程为：(1)准备：零件盒工装用汽油擦洗干净烘干或者晾干，零件垂直放置，装入专用的料框，用去锌的铁丝固定；(2)真空淬火：装炉温度≤150℃，加温时间40min,保温温度890～900℃，保温时间105min,真空淬火油中快冷20分钟后取出，真空度(2～5)×10-1pa；(3)检验：检验操作过程，容许有轻微氧化色，零件无损伤，硬度≥50hrc；(4)负温处理：加热温度≤-45℃，保温温度-60～-80℃，保温时间120min,在炉内或在空气中恢复到室温；(5)真空回火：加热温度≤150℃，加温时间20min,保温温度460±10℃，保温时间240min,真空淬火油中快冷20分钟取出，真空度(2～5)×10-1pa；(6)检验：检验操作过程，允许有轻微氧化色，零件无损伤，硬度38～42hrc。该专利提供的30crmnsia材料真空热处理工艺，工件表面光亮净化，微观结构更为致密，且达到了工件所要求的硬度要求；但其对30crmnsia材料的韧性及抗疲劳性能的改善效果不显著。
技术实现要素：
为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明研究人员对30crmnsia材料的热处理工艺进行了优化，提出了一种30crmnsia材料的热处理方法，具体是通过以下技术方案实现的：
一种30crmnsia材料的热处理方法，包括以下过程：将工件加到真空热处理设备进行分段淬火加热后，油冷；然后将油工件加到真空热处理设备进行分段回火加热后，采用气体进行快速冷却。
优选地，所述分段淬火加热过程为:将工件从室温加热至490-510℃，加热时间为18-22min，保温15min后；继续加热至875-885℃，加热时间为18-22min，保温30min后采用真空油冷却。
优选地，所述分段淬火加热过程为:将工件从室温加热至500℃，加热时间为20min，保温15min后；继续加热至880℃，加热时间为20min，保温30min后采用真空油冷却。
优选地，所述真空油冷却时间为30min。
优选地，所述分段回火加热过程为：将工件加热至570-590℃，加热时间为22-28min，保温120min后采用气体快速冷却。
优选地，所述分段回火加热过程为：将工件加热至580℃，加热时间为25min，保温120min后采用气体快速冷却。
优选地，所述气体为氮气。
优选地，所述真空热处理设备工作时的真空度在5.0×10-1pa左右。
本发明的有益效果在于：
本发明提供的热处理方法不需要采用专业的设备盐浴炉等对30crmnsia材料进行等温淬火来降低回火脆性；采用真空热处理设备对其进行真空热处理，通过对热处理过程的加热工艺及参数进行研究和优化，就能降低30crmnsia材料的回火脆性，同时能增强其力学性能。
本发明提供的热处理方法提高了30crmnsia材料的生产效率，增强了生产过程对30crmnsia材料的质量控制，所得的材料具有良好的力学性能。真空热处理后的工件常规力学性能及疲劳性能明显优传统等温淬火处理的工件，σb可达1233mpa，σ0.2可达1135mpa，δ5可达13％,ψ可达49％，ɑk可达0.7mj/m2。
具体实施方式
下面结合具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的限定，但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。
实施例1
将工件加到真空热处理设备进行分段淬火加热后，油冷；然后将油冷的工件加到真空热处理设备进行分段回火加热后，采用气冷进行快速冷却。
所述分段淬火加热过程为:将工件从室温加热至490℃，加热时间为18min，保温15min后；继续加热至875℃，加热时间为18min，保温30min后采用真空油冷却30min。
所述分段回火加热过程为：将工件加热至570℃，加热时间为22min，保温120min后采用气体快速冷却。
所述真空热处理设备工作时的真空度在5.0×10-1pa左右。
实施例2
将工件加到真空热处理设备进行分段淬火加热后，油冷；然后将油冷的工件加到真空热处理设备进行分段回火加热后，采用气冷进行快速冷却。
所述分段淬火加热过程为:将工件从室温加热至500℃，加热时间为20min，在500℃下保温15min后；继续加热至880℃，加热时间为20min，在880℃下保温30min后采油冷却20min。
所述分段回火加热过程为：将工件从室温加热至580℃，加热时间为25min，在580℃下保温120min后采用氮气快速冷却。
所述真空热处理设备工作时的真空度在5.0×10-1pa左右。
实施例3
一种30crmnsia材料的热处理方法，包括以下过程：将工件加到真空热处理设备进行分段淬火加热后，油冷；然后将油工件加到真空热处理设备进行分段回火加热后，采用气体进行快速冷却。
所述分段淬火加热过程为:将工件从室温加热至510℃，加热时间为22min，保温15min后；继续加热至885℃，加热时间为22min，保温30min后采用真空油冷却30min。
优选地，所述分段回火加热过程为：将工件加热至590℃，加热时间为28min，保温120min后采用氮气快速冷却。
优选地，所述真空热处理设备工作时的真空度在5.0×10-1pa左右。
对比例1传统等温热处理工艺
将工件放入880℃的普通箱式炉保温30min后，采用180℃低温盐浴冷却20min，冷却完成后使用清水将工件清洗干净；然后将工件在560℃下进行回火，加热保温120min后，空冷至室温。
对比例2
专利申请号为cn201110385021.6的文件公开了一种30crmnsia合金结构钢的热处理工艺：
(1)准备：零件盒工装用汽油擦洗干净烘干或者晾干，零件垂直放置，装入专用的料框，用去锌的铁丝固定。
(2)真空淬火：装炉温度≤150℃，加温时间40min,保温温度890～900℃，保温时间105min,真空淬火油中快冷20分钟后取出，真空度5×10-1pa；
(3)检验：检验操作过程，容许有轻微氧化色，零件无损伤，硬度≥50hrc(用表面洛式载荷30kg，换算hrc)。
(4)负温处理：加热温度≤-45℃，保温温度-60～-80℃，保温时间120min,在炉内或在空气中恢复到室温。
(5)真空回火：加热温度≤150℃，加温时间20min,保温温度460℃，保温时间240min,真空淬火油中快冷20分钟取出，真空度5×10-1pa。
实验例1
从实施例2和对比例1、2处理好的工件中抽取样品，检测其各项性能，检测结果如表1和表2所示：
表1力学性能
表2周期强度和旋转弯曲疲劳性能
在此有必要指出的是，以上实施例和试验例仅限于对本发明的技术方案做进一步的阐述和理解，不能理解为对本发明的技术方案做进一步的限定，本领域技术人员作出的非突出实质性特征和显著进步的发明创造，仍然属于本发明的保护范畴。