專利名稱：鋼的升溫變溫淬火工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是涉及工業(yè)生產(chǎn)用鋼的熱處理淬火工藝方法的發(fā)明。
淬火工藝是工業(yè)生產(chǎn)中比較復(fù)雜的熱處理操作，要使淬火時既能實(shí)現(xiàn)淬火目的，又能最大限度地減少變形及避免開裂，除了必須正確進(jìn)行加熱，合理選擇冷卻介質(zhì)外，還必須根據(jù)工件的化學(xué)成份、大、小、形狀和技術(shù)要求選擇合適的淬火方法。目前常用的淬火方法有單液淬火法、雙液淬火法、予冷淬火法、分級淬火法和水空冷淬火法等。這些淬火法的區(qū)別主要是冷卻介質(zhì)的不同，操作步驟有所區(qū)別但都是采用恒溫度介質(zhì)的冷卻淬火熱處理這一基本工藝。嚴(yán)密地說，均屬于等溫淬火工藝。當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)中采用的這種淬火工藝為提高工件的硬度、耐磨性及工件的綜合機(jī)械性能起到了重要的作用，這是無可非議的。但是隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，這種等溫淬火工藝對進(jìn)一步提高工件或鋼材的韌性和疲勞度受到了限制，特別是不能大幅度地提高工件或鋼材的強(qiáng)韌性配合是影響工件使用壽命的重要原因。
本發(fā)明的目的是利用鋼的升溫變溫淬火工藝，保證工件或鋼材的硬度、強(qiáng)度、耐磨性，并且大幅度地提高其韌性及高的強(qiáng)韌性配合，從而達(dá)到大大提高工件使用壽命的目的。
本發(fā)明是在淬火前把鋼加熱到奧氏體化(全部奧氏體化或部分奧氏體化)溫度，經(jīng)保溫一定時間再進(jìn)行淬火。淬入介質(zhì)中的起始溫度為Msr，Msr可以是馬氏體點(diǎn)Ms以下或Ms點(diǎn)或Ms點(diǎn)以上某溫度。當(dāng)工件淬入起始溫度為Msr的介質(zhì)后，按照選定的升溫變溫速度隨即對介質(zhì)加熱升溫，升溫至Ms點(diǎn)以上或Ms點(diǎn)或Ms點(diǎn)以下溫度，這一溫度稱作淬火升溫變溫的終止溫度，用Bc表示。升溫變溫速度可在介質(zhì)Msr溫度的基礎(chǔ)上，以每分鐘5℃、6℃、7℃……20℃、70℃……等，對介質(zhì)進(jìn)行加熱升溫，就是說每分鐘升溫的度數(shù)值可以是某一數(shù)值。升溫變溫淬火工藝在溫度-時間座標(biāo)圖上表示時，其升溫變溫淬火工藝可以是直線、曲線、折線、臺階線、鋸齒直線、鋸齒曲線、鋸齒折線、鋸齒臺階線等，不論那種升溫變溫淬火工藝線都是升溫變溫的淬火。升溫變溫的起始溫度Msr，終止溫度Bc以及升溫變溫速度和升溫變溫范圍的選擇必須視不同鋼種和不同工件及其技術(shù)要求的不同而不同。
下面分三種情況對鋼的升溫變溫淬火的組織轉(zhuǎn)變進(jìn)一步說明一、馬氏體轉(zhuǎn)變的升溫變溫淬火在淬火前，把鋼加熱到奧氏體化溫度，經(jīng)保溫后，淬入馬氏體點(diǎn)Ms以下某介質(zhì)的Msr溫度中，按照選定的升溫變溫速度隨即對具有起始溫度Msr的介質(zhì)進(jìn)行加熱升溫至終止溫度Bc，對于馬氏體轉(zhuǎn)變的升溫變溫淬火工藝，其Bc點(diǎn)的溫度等于Ms點(diǎn)或Ms點(diǎn)以下的溫度。
如

圖1所示45號鋼馬氏體轉(zhuǎn)變的升溫變溫淬火工藝示意圖。45號鋼的Ms點(diǎn)為350℃左右。在淬火前把45號鋼加熱到奧氏體化溫度880℃。經(jīng)保溫淬入Msr為20℃的介質(zhì)中，按照選定的升溫速度，隨即對介質(zhì)加熱升溫至Bc為150℃左右。由圖1可知在溫度-時間座標(biāo)圖上。從20℃連續(xù)升溫至150℃淬火工藝線(1)是一條直線，在從20℃升溫的總過程中有波動地升溫至150℃的淬火工藝線(2)是一條鋸齒直線。
馬氏體轉(zhuǎn)變的升溫變溫淬火工藝所得到鋼的組織是不同溫度下生成的大小不一，空間方位不同的隱針狀馬氏體和回火馬氏體。
二、馬氏體和下貝氏體轉(zhuǎn)變的升溫變溫淬火淬火前把鋼加熱到奧氏體化溫度，經(jīng)保溫后淬入Ms點(diǎn)以下某一介質(zhì)的Msr溫度中，按照選定的升溫變溫速度，隨即對具有Msr溫度的介質(zhì)進(jìn)行加熱升溫到終止溫度Bc。對于馬氏體和下貝氏體轉(zhuǎn)變的升溫變溫淬火工藝，其Bc點(diǎn)的溫度高于Ms點(diǎn)而低于上貝氏體點(diǎn)。
如圖2所示Cr12鋼的升溫變溫淬火工藝示意圖。Cr12鋼的Ms點(diǎn)為180℃左右，在淬火前把Cr12鋼加熱到奧氏體化溫度980℃，經(jīng)保溫后，淬入Msr為140℃的硝鹽中，按照選定的升溫變溫速度(例如5分鐘左右)使硝鹽連續(xù)升溫至Bc為280℃，再保溫40分鐘左右，其淬火工藝線(3)在溫度-時間座標(biāo)圖上為一條曲線，在從140℃升溫的總過程中有波動地升溫至280℃保溫的淬火工藝線(4)為一條鋸齒曲線。
馬氏體和下貝氏體轉(zhuǎn)變的升溫變溫淬火工藝所得到鋼的組織是不同溫度下形成的大小不一，空間方位不同的隱針狀馬氏體(包括回火馬氏體)和細(xì)針狀、螞蟻狀下貝氏體的復(fù)合組織。
三、下貝氏體轉(zhuǎn)變的升溫變溫淬火淬火前，把鋼加熱到奧氏體化溫度，經(jīng)保溫后，淬入Ms點(diǎn)以上的某一介質(zhì)中，按照選定的升溫變溫速度對具有Msr的介質(zhì)進(jìn)行加熱升溫至Bc溫度，Bc點(diǎn)的溫度為Ms以上某一數(shù)值。
如圖3所示T10鋼的升溫變溫淬火工藝示意圖。Ms點(diǎn)為170℃左右。在淬火前，把T10鋼加熱到奧氏體化溫度860℃經(jīng)保溫后，淬入Msr為200℃的硝鹽介質(zhì)中，按照選定的升溫速度(例如在13分鐘時間內(nèi))，對具有200℃的硝鹽介質(zhì)進(jìn)行加熱連續(xù)升溫至Bc為300℃。再保溫一段時間(例如30分鐘)其淬火工藝線(5)在溫度-時間座標(biāo)圖上為一條曲線;在從200℃升溫的總過程中有波動地升溫到300℃保溫的淬火工藝線(6)為一條鋸齒曲線;在從200℃升溫的總過程中有升溫保溫，再升溫保溫，直至升溫保溫到300℃的淬火工藝線(7)為一條臺階線;在從200℃升溫的總過程中有波動地升溫保溫，再波動地升溫保溫，直至波動地升溫保溫到300℃的淬火工藝線(8)為一條鋸齒臺階線。
下貝氏體轉(zhuǎn)變的升溫淬火工藝所得到鋼的組織是不同溫度下形成的大小不一，空間方位不同的細(xì)針狀、螞蟻狀下貝氏體。
由上述鋼的升溫變溫淬火三種情況的組織轉(zhuǎn)變看出，因相變是在溫度不斷變化的過程中進(jìn)行的，就是說動力學(xué)、熱力學(xué)條件是變化的。相變后的組織與現(xiàn)有淬火工藝相比，不僅能細(xì)化碳化物，而且細(xì)化了馬氏體、下貝氏體，改變了殘余奧氏體的組織。具有組織細(xì)化，空間結(jié)構(gòu)上取向多方位，多種晶粒，位錯、嵌鑲塊等大小不一，形成雜亂無章交織在一起的集合體。所以鋼的升溫變溫淬火工藝能獲得比較好的機(jī)械性能，與現(xiàn)有等溫淬火工藝相比，既能保證工件或鋼材的硬度、強(qiáng)度、耐磨性，又能大幅度地提高強(qiáng)韌性配合，從而大大提高了工件的使用壽命。下面以硅鋼片冷沖模具為例進(jìn)一步說明本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)實(shí)踐和試驗(yàn)證明，例如Cr12鋼制冷沖模具采用升溫變溫淬火工藝與現(xiàn)有技術(shù)淬火工藝相比，大大提高了強(qiáng)韌性配合。其一次性沖擊αk值提高7.1%，小能量多沖次數(shù)提高近50倍，斷裂韌性KIC值提高7%，Cr12鋼制模具壽命提高12倍左右。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國每年消耗硅鋼片冷沖模具40萬套，每套按6千元計(jì)，40萬套折人民幣24億元，若全國均采用本發(fā)明工藝，模具壽命提高10倍，可節(jié)約資金20億元，模具鋼3萬噸，其它鋼材15萬噸以上，節(jié)約10～15萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，可節(jié)約電1.8千萬度左右，并且能大大提高生產(chǎn)率，保證產(chǎn)品質(zhì)量，其社會效益和經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。若在刀具、刃具以及結(jié)構(gòu)件上應(yīng)用其社會效益更加巨大。
權(quán)利要求
1.一種涉及工業(yè)生產(chǎn)用鋼的熱處理淬火工藝。本發(fā)明的特征在于淬火的過程是升溫變溫的工藝過程。
2.按照權(quán)利要求1所述，其特征在于升溫變溫工藝的起始溫度Msr是馬氏體點(diǎn)Ms點(diǎn)以上或Ms點(diǎn)以下某溫度值。
3.按照權(quán)利要求1所述，其特征在于升溫變溫工藝的終止溫度Bc是馬氏體點(diǎn)Ms以上或Ms點(diǎn)或Ms以下某溫度值。
4.按照權(quán)利要求1所述，其特征在于升溫變溫工藝用溫度-時間座標(biāo)圖表示時，可以是直線、折線、曲線、臺階線、鋸齒直線、鋸齒折線、鋸齒曲線、鋸齒臺階線等。
全文摘要
鋼的升溫變溫淬火工藝是工業(yè)生產(chǎn)中用的鋼的熱處理工藝。本發(fā)明的特征在于淬火的過程是升溫變溫的工藝過程，從而突破了現(xiàn)淬火工藝過程中采用恒定溫度介質(zhì)的冷卻淬火工藝。經(jīng)實(shí)踐和試驗(yàn)證明，本發(fā)明既能保證工件或鋼材的硬度、強(qiáng)度、耐磨性，又能大幅度地提高強(qiáng)韌性配合的綜合機(jī)械性能，如Cr
文檔編號C21D1/18GK1033839SQ87108218
公開日1989年7月12日 申請日期1987年12月25日 優(yōu)先權(quán)日1987年12月25日
發(fā)明者蘇云起, 劉蘋瑜 申請人:河南省駐馬店地區(qū)電表廠