CN106498131A - 一种高强度ZG40Mn2材料的热处理方法 - Google Patents

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苏黎
徐小静
刘文东
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Abstract

本申请公开了热处理领域中的一种高强度ZG40Mn2材料的热处理方法，包括以下几个步骤：步骤一：将ZG40Mn2材料放入到井式炉中预热至670~710℃，并保温50~70min；步骤二：在步骤一的基础上再加热至800~840℃，保温70~90min，得到初级ZG40Mn2材料；步骤三：随后将初级ZG40Mn2材料放至油温为30～70℃的7%～9%淬火液进行淬火，得到中级ZG40Mn2材料；步骤四：将中级ZG40Mn2材料从淬火液中取出，放置在空气中进行冷却，待冷却至室温后再送入到台车式电阻炉中加热至530~590℃，保温110~130min后空冷至室温进行高温回火，得到高强度ZG40Mn2材料。

Description

一种高强度ZG40Mn2材料的热处理方法
技术领域
本发明涉及热处理领域，具体涉及一种高强度ZG40Mn2材料的热处理方法。
背景技术
高强度特殊ZG40Mn2材料主要应用于某型号特种重型汽车转向轮组部分零部件等航空航天领域，其力学性能为：抗拉强度σb≥885MPa、屈服强度σS≥735MPa，在服役过程中常常要承受较大的冲击载荷。长时间处于这种工作环境，如果只追求提高强度而韧塑性不足，材料往往会在载荷应力远低于钢的屈服强度情况下，由于裂纹失稳扩展发生脆性断裂。
ZG40Mn2是铸钢中的一种，ZG40Mn2材料属于高强度钢，特点是：具有高强度，且良好的淬透性、韧性和焊接性能，调质处理后有较高的疲劳极限和抗多次冲击能力。该材料适宜制造强度和韧性要求较高的的重型机械等。所以要求此类材料必须具有足够的韧塑性，确保使用安全可靠，因而增加热处理的各参数要求。由于该ZG40Mn2材料的特殊性，如果温度控制不好，使得组织会随温度的急剧变化而转变过快而使得内部组织奥氏体晶粒粗大导致工件的硬度高、韧性差；又因在淬火液快速冷却的过程中所获得的马氏体组织，而马氏体组织通常脆性较大，对于该ZG40Mn2材料亚共析钢，若淬火温度加热不足而未能完全形成奥氏体，致使钢的硬度不足，若加热温度过高，因奥氏体晶粒长大，淬火后的马氏体组织也粗大，增加了钢的脆性致使钢件裂纹和变形的倾向加大，甚至开裂。
由于重型汽车转向轮组零部件中转向节、联结节的形状结构复杂及壁厚不均匀等特点，且该类零部件长期在高速重载的工况下，对力学性能要求高，不仅需要强度、硬度高，而且需要良好的塑性和韧性，这就增加了铸造的难度，使得该类铸件的合格率低。又由于ZG40Mn2材料的特殊性，其材料的特殊性表现在锰含量为1.6%～1.8%，锰含量显著提高了淬透性，细化珠光体组织，提高硬度和耐磨性、降低钢的塑性脆性转变温度，在不降低塑性的条件下提高强度。又由于该材料的淬透性良好，在热处理过程中容易导致产品的淬裂及变形。该类铸件都在调质处理后的状态下使用，而且属于中碳调质锰钢，铸钢件的强度、塑性和耐磨性都较高可切削性及热处理工艺性能良好，在油中临界淬透直径达20～42mm，但是存在着回火脆性，和过热敏感性，在淬火时容易造成铸钢件开裂。
发明内容
本发明意在提供一种高强度ZG40Mn2材料的热处理方法，以得到强度及韧性都较好的ZG40Mn2材料。
本方案中的一种高强度ZG40Mn2材料的热处理方法，包括以下几个步骤：
步骤一：将ZG40Mn2材料放入到井式炉中预热至670~710℃，并保温50~70min；
步骤二：在步骤一的基础上再加热至800~840℃，保温70~90min，得到初级ZG40Mn2材料；
步骤三：随后将初级ZG40Mn2材料放至油温为30～70℃的7%～9%淬火液进行淬火，得到中级ZG40Mn2材料；
步骤四：将中级ZG40Mn2材料从淬火液中取出，待冷却至室温后再送入到台车式电阻炉中加热至530~590℃，保温110~130min后空冷至室温进行高温回火，得到高强度ZG40Mn2材料。
本方案的有益效果：本发明的有益效果是：采用预热至670~710℃保温50~70min加热至800~840℃，保温70~90min，在预热保温后再升温保温的过程可使ZG40Mn2材料的组织缓慢转变而完全奥氏体化，且800~840℃为亚共析钢完全奥氏体化的临界温度，可实现完全奥氏体化，而又不会使奥氏体组织的晶粒长大，所得的奥氏体晶粒细小，在淬火液快速冷却的过程中所获得的马氏体组织也细小，从而提高ZG40Mn2材料的强度和硬度，又能提高ZG40Mn2材料的韧性，降低ZG40Mn2材料裂纹和变形的倾向。
另7%～9%淬火液的选择也是关键之一，7%～9%淬火液可使ZG40Mn2材料比在水中的冷却速度低，淬火ZG40Mn2材料的裂纹、变形倾向小，防止钢件开裂；本发明选择加热至530~590℃，保温110~130min后空冷至室温的高温回火，使得淬火后的ZG40Mn2材料组织中析出渗碳体，且该渗碳体呈细粒状，在载荷作用下不易产生应力集中，从而使ZG40Mn2材料的韧性显著提高；因此经本发明调质处理的ZG40Mn2材料可获得强度及韧性都较好的综合力学性能。
进一步，所述步骤四中采用自然风进行冷却。由于ZG40Mn2材料表面粘附有淬火液，由于自然风中携带有助燃剂氧气，氧气与高温的淬火液接触后，使得淬火液发生燃烧，造成ZG40Mn2材料表面粘附的淬火液损耗，保证了ZG40Mn2材料表面没有杂质残留。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
实施例1：
一种高强度ZG40Mn2材料的热处理方法，包括以下几个步骤：
步骤一：将ZG40Mn2材料放入到DRZ-100C型号的75KW井式炉中预热至670℃，并保温50min；
步骤二：在步骤一的基础上继续在DRZ-100C型号的75KW井式炉再加热至800℃，保温70min，得到初级ZG40Mn2材料；
步骤三：随后将初级ZG40Mn2材料放至油温为30℃的7%的淬火液进行淬火，得到中级ZG40Mn2材料；
步骤四：将中级ZG40Mn2材料从淬火液中取出，放置在空气中进行冷却，待冷却至室温后再送入到RT3-260-18型号的台车式电阻炉中加热至530℃，保温110min后空冷至室温进行高温回火，得到高强度ZG40Mn2材料。
实施例2：
一种高强度ZG40Mn2材料的热处理方法，包括以下几个步骤：
步骤一：将ZG40Mn2材料放入到DRZ-100C型号的75KW井式炉中预热至690℃，并保温60min；
步骤二：在步骤一的基础上继续在DRZ-100C型号的75KW井式炉再加热至820℃，保温80min，得到初级ZG40Mn2材料；
步骤三：随后将初级ZG40Mn2材料放至油温为50℃的8%的淬火液进行淬火，得到中级ZG40Mn2材料；
步骤四：将中级ZG40Mn2材料从淬火液中取出，放置在空气中进行冷却，待冷却至室温后再送入到RT3-260-18型号的台车式电阻炉中加热至570℃，保温120min后空冷至室温进行高温回火，得到高强度ZG40Mn2材料。
实施例3：
一种高强度ZG40Mn2材料的热处理方法，包括以下几个步骤：
步骤一：将ZG40Mn2材料放入到DRZ-100C型号的75KW井式炉中预热至710℃，并保温70min；
步骤二：在步骤一的基础上继续在DRZ-100C型号的75KW井式炉再加热至840℃，保温90min，得到初级ZG40Mn2材料；
步骤三：随后将初级ZG40Mn2材料放至油温为70℃的9%的淬火液进行淬火，得到中级ZG40Mn2材料；
步骤四：将中级ZG40Mn2材料从淬火液中取出，放置在空气中进行冷却，待冷却至室温后再送入到RT3-260-18型号的台车式电阻炉中加热至590℃，保温130min后空冷至室温进行高温回火，得到高强度ZG40Mn2材料。
采用本方案进行试验后，与行业标准和传统工艺对比后，得出表1的相关数据：
通过表1中的数据可以看出，采用本方案后，ZG40Mn2材料的各种性能均高于国家标准的同时，也高于传统工艺的标准。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (2)

1.一种高强度ZG40Mn2材料的热处理方法，其特征在于：包括以下几个步骤：
步骤一：将ZG40Mn2材料放入到井式炉中预热至670~710℃，并保温50~70min；
步骤二：在步骤一的基础上再加热至800~840℃，保温70~90min，得到初级ZG40Mn2材料；
步骤三：随后将初级ZG40Mn2材料放至油温为30～70℃的7%～9%淬火液进行淬火，得到中级ZG40Mn2材料；
步骤四：将中级ZG40Mn2材料从淬火液中取出，待冷却至室温后再送入到台车式电阻炉中加热至530~590℃，保温110~130min后空冷至室温进行高温回火，得到高强度ZG40Mn2材料。
2.根据权利要求1所述的高强度ZG40Mn2材料的热处理方法，其特征在于：所述步骤四中采用自然风进行冷却。
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