一种细化40Cr钢奥氏体晶粒的加热工艺方法
【技术领域】
[0001]本发明属于热处理技术领域，特别涉及一种细化40Cr钢奥氏体晶粒的加热工艺方法。
【背景技术】
[0002]40Cr钢是中碳合金钢，是机械制造业使用最广泛的钢之一。调质处理后具有良好的综合力学性能，良好的低温冲击韧性和低的缺口敏感性，广泛应用于制造轴类、齿轮等零件。在调质处理时，为了获得良好的韧性和硬度等性能要求，人们希望在加热时能获得细小的奥氏体晶粒尺寸，从而得到细小的转变组织。影响40Cr奥氏体晶粒的因素有加热工艺和原始组织等，因此细化40Cr钢奥氏体晶粒的传统热处理工艺有降低加热温度、循环加热淬火等手段。但上述工艺存在奥氏体未充分均匀化、保温时间长、细化晶粒效果有限等问题。有鉴于此，本发明提出一种细化40Cr钢奥氏体晶粒的加热工艺。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是克服上述传统工艺存在的问题，基于奥氏体形核/长大理论，提供一种细化40Cr钢奥氏体晶粒的加热工艺方法。
[0004]本发明的思路:采用电接触加热或感应加热等快速加热手段和奥氏体区分级冷却、短时保温的加热工艺，实现细化40Cr钢奥氏体晶粒的加热优化工艺。
[0005]具体步骤为:
将40Cr钢棒材按加热速度为0.1-1OOO0C /s快速加热至1000~1100°C保温l~10s，然后进行奥氏体区分级冷却和短时保温，逐步冷却到790~850°C并保温5~3600s，最后在空气中静置或进行常规淬火冷却，即完成细化40Cr钢奥氏体晶粒的加热工艺；其中分级冷却的步数不限，短时保温的时间为l~60s。
[0006]所述40Cr钢棒材为圆棒或方棒，其中圆棒直径为5~100mm，方棒边长为5~100mm。
[0007]本发明方法优选的分级冷却步数为4步，首先快速冷却至950~1000°C保温l~10s，再快速冷却至900~950°C保温l~10s，继续快速冷却至850~900°C保温l~10s，最后快速冷却至 790~850°C保温 5~3600s。
[0008]本发明方法优选的分级冷却速度3 1°C/S。
[0009]与现有的40Cr钢热处理工艺相比，本发明具有以下优点:
(I)工艺简单，无需增加复杂设备，成本较低，对生产工艺流程影响不大，易于大规模推广应用。
[0010](2)可使传统热处理后的奥氏体晶粒度由8~10级提高到10~15级。
【具体实施方式】
[0011]实施例1:
将40Cr钢棒材(圆棒，直径为5mm)采用电接触加热快速加热(加热速度为0.5°C /s)至1000°C保温1s后进行分级冷却+短时保温，首先快速冷却(冷却速度为1°C /s)至950°C保温10s，然后快速冷却(冷却速度为1°C /s)至900°C保温10s，继续快速冷却(冷却速度为10C /s)至850°C保温10s，最后快速冷却(冷却速度为1°C /s)至790°C保温3600s，然后在空气中静置冷却，即完成细化40Cr钢奥氏体晶粒的加热工艺。
[0012]实施例2:
将40Cr钢棒材(圆棒，直径为15mm)采用箱式电炉快速加热(加热速度为2V /s)至1050°C保温5s后进行分级冷却+短时保温，首先快速冷却(冷却速度为2°C /s)至1000°C保温ls，然后快速冷却(冷却速度为2 V /s)至950°C保温ls，继续快速冷却(冷却速度为20C /s)至900°C保温ls，最后快速冷却(冷却速度为2°C /s)至850°C保温5s，然后在空气中静置冷却，即完成细化40Cr钢奥氏体晶粒的加热工艺。
[0013]实施例3:
将40Cr钢棒材(圆棒，直径为30mm)采用感应加热快速加热(加热速度为5°C /s)至1100°C保温Is后进行分级冷却+短时保温，首先快速冷却(冷却速度为5°C /s)至1000°C保温ls，然后快速冷却(冷却速度为5°C /s)至950°C保温ls，继续快速冷却(冷却速度为5°C /s)至900°C保温ls，最后快速冷却(冷却速度为5°C /s)至850°C保温5s，然后在空气中静置冷却，即完成细化40Cr钢奥氏体晶粒的加热工艺。
[0014]实施例4:
将40Cr钢棒材(方棒，边长为20mm)采用电阻加热快速加热(加热速度为2 V /s)至1000°C保温1s后进行分级冷却+短时保温，首先快速冷却(冷却速度为3°C /s)至980°C保温5s，然后快速冷却(冷却速度为3°C /s)至930°C保温5s，继续快速冷却(冷却速度为30C /s)至880°C保温5s，最后快速冷却(冷却速度为3°C /s)至820°C保温2000s，最后进行常规淬火冷却，即完成细化40Cr钢奥氏体晶粒的加热工艺。
[0015]实施例5:
将40Cr钢棒材(方棒，边长为50mm)采用离子束快速加热(加热速度为100°C /s)至1050°C保温5s后进行分级冷却+短时保温，首先快速冷却(冷却速度为5°C /s)至950°C保温10s，然后快速冷却(冷却速度为5°C /s)至900°C保温10s，继续快速冷却(冷却速度为50C /s)至850°C保温10s，最后快速冷却(冷却速度为5°C /s)至790°C保温3600s，最后进行常规淬火冷却，即完成细化40Cr钢奥氏体晶粒的加热工艺。
【主权项】
1.一种细化40Cr钢奥氏体晶粒的加热工艺方法，其特征在于具体步骤为: 将40Cr钢棒材按加热速度为0.1-1OOO0C /s快速加热至1000~1100°C保温l~10s，然后进行奥氏体区分级冷却和短时保温，逐步冷却到790~850°C并保温5~3600s，最后在空气中静置或进行常规淬火冷却，即完成细化40Cr钢奥氏体晶粒的加热工艺；其中分级冷却的步数不限，短时保温的时间为l~60s ; 所述40Cr钢棒材为圆棒或方棒，其中圆棒直径为5~100mm，方棒边长为5~100mm。
2.如权利要求1所述的细化40Cr钢奥氏体晶粒的加热工艺方法，其特征在于:分级冷却步数为4步，首先快速冷却至950~1000°C保温l~10s，再快速冷却至900~950°C保温l~10s，继续快速冷却至850~900°C保温l~10s，最后快速冷却至790~850°C保温5~3600s。
3.如权利要求1或2所述的细化40Cr钢奥氏体晶粒的加热工艺方法，其特征在于分级冷却速度兰re /So
【专利摘要】本发明公开了一种细化40Cr钢奥氏体晶粒的加热工艺方法。该方法采用电接触加热或感应加热等快速加热手段和奥氏体区分级冷却、短时保温的加热工艺，能够解决40Cr钢在传统热处理细化奥氏体晶粒时存在的奥氏体未充分均匀化、保温时间长及细化晶粒效果有限等问题。主要技术特征在于加热过程采用快速加热、奥氏体区分级降温+短时保温的加热工艺，能够有效细化奥氏体晶粒到ASTM10~15级。同时，本发明方法工艺简单，无需增加复杂设备，成本较低，对生产工艺流程影响不大，易于大规模推广应用。
【IPC分类】C21D6-00, C21D1-18
【公开号】CN104630421
【申请号】CN201510085980
【发明人】亓海全, 焦慧彬, 周伍
【申请人】桂林理工大学
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2015年2月23日