CN110205451A - 一种弹簧合金钢工件调质方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种弹簧合金钢工件调质方法，淬火，通过淬火过程进行冷却，第一次淬火是在270℃以上时采用油淬火冷却，第二次淬火是在270℃以下空冷或转炉270℃随炉冷却，第三次是到150℃停留再空气冷却到常温，最后再深冷处理；回火，采用分级回火，先进行第一次270℃～350℃等温回火，让工件中马氏体组织转变成回火马氏体组织，让残余奥氏体组织转变成下贝氏体组织，再选择400℃以上温度回火，获得理想组织回火屈氏体组织，通过分级回火的手段，获得回火屈氏体组织；表面处理，用φ0.5以下的钢丸击打，击碎工件表面层固有的有害物质。本发明能显著提高弹性极限、屈服强度和疲劳极限，最大限度延长工件使用寿命。

Description

一种弹簧合金钢工件调质方法
技术领域
本发明涉及一种弹簧合金钢工件调质方法。
背景技术
目前弹簧合金钢在调质过程中，硬度和韧性无法同时满足，满足了硬度的要求就不能满足韧性要求，满足了韧性的要求又满足不了硬度的要求，这样大大缩短了工件的使用寿命。例如：65Mn合金钢工件，要求HRC47左右，80万次交变负荷下工作。一种状况达到硬度HRC47左右，交变负荷只达30万次；另一种状况，达到80万次交变负荷，硬度不达标，只有HRC44左右，同时工件变形量过大，不达标，见图1中的碳素钢，在淬火冷却中只能采用水淬火，采用不同的冷却方法，获得的组织也不相同，也就是说采用不同的淬火介质获得的组织不同，组织不同，其机械性能也不相同，在图1中，V1随炉冷却10℃/min，V2空气冷却10℃/s，V3油冷却150℃/s，V4水冷却600℃/s，V临为临界冷却材质确定。
发明内容
本发明提供了一种弹簧合金钢工件调质方法，它能显著提高弹性极限、屈服强度和疲劳极限，最大限度延长工件使用寿命。
本发明采用了以下技术方案：一种弹簧合金钢工件调质方法，它包括以下步骤：步骤一 淬火，采用近于等温淬火方法，通过淬火过程进行冷却，第一次淬火是在270°以上时采用油淬火冷却，第二次淬火是在270℃以下空冷或转炉270℃随炉冷却，第三次是到150℃停留再空气冷却到常温，最后再深冷处理；步骤二 回火，采用分级回火，先进行第一次270℃～350℃等温回火，目的是让工件中马氏体组织转变成回火马氏体组织，让残余奥氏体组织转变成下贝氏体组织，再选择400℃以上温度回火，获得理想组织回火屈氏体组织，通过分级回火的手段，获得回火屈氏体组织，使工件硬度、韧性达标；步骤三，表面处理，即采用抛丸处理，用φ0.5以下的钢丸击打，击碎工件表面层固有的有害物质，从而提高工件的表面韧性。
本发明步骤一中150℃停留是让转变了的马氏体组织经停留转变成回火马氏体组织，缩小部分内应力；150℃停留后空气冷却到常温，是让工件中的残余奥氏体组织进一步转变成马氏体组织，再对常温下的合金钢进行深冷处理，深冷处理的过程为：升温150℃回火到常温，获得回火马氏体组织，再进行深度处理，也就是把常温下的工件再转移到冰窖类容器进行冷却处理，进一步获得更多的马氏体组织。
本发明采用油淬火过程中的工件温度在650℃～550℃时油冷却的冷却速度V油为150℃/S，油冷却的冷却速度V油大于65Mn临界冷却速度V临，，获得均匀一致的过冷奥氏体组织。
本发明步骤二中分级回火是在工件中残余奥氏体没有彻底消除的情况下，选择270℃～350℃回火，再选400℃或400℃以上等温回火，目的是防止残余的奥氏体组织转变成回火索氏体组织，从而明显使其硬度不足。
本发明具有以下有益效果：通过此淬火法，为了获得更多的马氏体，提高硬度，同时提高最终回火温度，提高工件足够的韧性，最大限度提高工件的机械性能，延长工作使用寿命。
附图说明
图1为本发明的传统碳素钢的淬火冷却示意图。
图2为本发明的65 Mn合金钢淬火方法的冷却示意图。
图3为本发明图2与图1的对比示意图。
具体实施方式
实施例一，以65Mn合金钢为例，在图2和图3中，本发明提供了一种弹簧合金钢工件调质方法，它包括以下步骤：步骤一 淬火，采用近于等温淬火方法，通过淬火过程进行冷却，第一次冷却淬火是在270°以上时采用油淬火冷却，采用油淬火过程中的工件温度在650℃～550℃时油冷却的冷却速度V油为150℃/S，油冷却的冷却速度V油大于65Mn临界冷却速度V临，获得均匀一致过冷奥氏体组织，第二次冷却淬火是在270℃以下空冷或转炉270℃随炉冷却，获得足够的马氏体组织，第三次是到150℃停留再空气冷却到常温，获得马氏体组织（包括回火马氏体组织），最后再深冷处理，150℃停留是让转变了的马氏体组织经停留转变成回火马氏体组织，缩小部分内应力；150℃停留后空气冷却到常温，是让工件中的残余奥氏体组织进一步转变成马氏体组织，再对常温下的合金钢进行深冷处理，深冷处理的过程为：升温150℃回火到常温，获得马氏体组织（包括回火马氏体组织），再进行深度处理，也就是把常温下的工件再转移到冰窖类容器进行冷却处理，进一步获得更多的马氏体组织；步骤二 回火，采用分级回火，先进行第一次270℃等温回火，目的是让工件中马氏体组织转变成回火马氏体组织，让残余奥氏体组织转变成下贝氏体组织，再选择400℃以上温度回火，获得理想组织回火屈氏体组织，通过分级回火的手段，获得回火屈氏体组织，使工件硬度、韧性达标，分级回火是在工件中残余奥氏体没有彻底消除的情况下，选择270℃回火，再选400℃或400℃以上等温回火，目的是防止残余的奥氏体组织转变成回火索氏体组织，从而明显使其硬度不足；步骤三，表面处理，即采用抛丸处理，用φ0.5以下的钢丸击打，击碎工件表面层固有的有害物质，从而提高工件的表面韧性，在图3中，虚线为碳素钢淬火方法的冷却示意图，实线为65Mn合金钢淬火方法的冷却示意图，图3中的1为单液淬火法，2为双液淬火法，3为分级淬火法，4为等温淬火法，5为近于等温淬火法。
实施例二，以65Mn合金钢为例，在图2和图3中，本发明提供了一种弹簧合金钢工件调质方法，它包括以下步骤：步骤一 淬火，采用近于等温淬火方法，通过淬火过程进行冷却，第一次冷却淬火是在270°以上时采用油淬火冷却，采用油淬火过程中的工件温度在650℃～550℃时油冷却的冷却速度V油为150℃/S，油冷却的冷却速度V油大于65Mn临界冷却速度V临，获得均匀一致过冷奥氏体组织，第二次冷却淬火是在270℃以下空冷或转炉270℃随炉冷却，获得足够的马氏体组织，第三次是到150℃停留再空气冷却到常温，获得马氏体组织（包括回火马氏体组织）最后再深冷处理，150℃停留是让转变了的马氏体组织经停留转变成回火马氏体组织，缩小部分内应力；150℃停留后空气冷却到常温，是让工件中的残余奥氏体组织进一步转变成马氏体组织，再对常温下的合金钢进行深冷处理，深冷处理的过程为：升温150℃回火到常温，获得回火马氏体组织，再进行深度处理，也就是把常温下的工件再转移到冰窖类容器进行冷却处理，进一步获得更多的马氏体组织（包括回火马氏体组织）；步骤二 回火，采用分级回火，先进行第一次320℃等温回火，目的是让工件中马氏体组织转变成回火马氏体组织，让残余奥氏体组织转变成下贝氏体组织，再选择400℃以上温度回火，获得理想组织回火屈氏体组织，通过分级回火的手段，获得回火屈氏体组织，使工件硬度、韧性达标，分级回火是在工件中残余奥氏体没有彻底消除的情况下，选择320℃回火，再选400℃或400℃以上等温回火，目的是防止残余的奥氏体组织转变成回火索氏体组织，从而明显使其硬度不足；步骤三，表面处理，即采用抛丸处理，用φ0.5以下的钢丸击打，击碎工件表面层固有的有害物质，从而提高工件的表面韧性，在图3中，虚线为碳素钢淬火方法的冷却示意图，实线为65Mn合金钢淬火方法的冷却示意图，图3中的1为单液淬火法，2为双液淬火法，3为分级淬火法，4为等温淬火法，5为近于等温淬火法。
实施例三，以65Mn合金钢为例，在图2和图3中，本发明提供了一种弹簧合金钢工件调质方法，它包括以下步骤：步骤一 淬火，采用近于等温淬火方法，通过淬火过程进行冷却，第一次冷却淬火是在270°以上时采用油淬火冷却，采用油淬火过程中的工件温度在650℃～550℃时油冷却的冷却速度V油为150℃/S，油冷却的冷却速度V油大于65Mn临界冷却速度V临，获得均匀一致的过冷奥氏体组织，第二次淬火是在270℃以下空冷或转炉270℃随炉冷却，获得足够的马氏体组织，第三次是到150℃停留再空气冷却到常温，获得马氏体组织（包括回火马氏体组织）,最后再深冷处理，150℃停留是让转变了的马氏体组织经停留转变成回火马氏体组织，缩小部分内应力；150℃停留后空气冷却到常温，是让工件中的残余奥氏体组织进一步转变成马氏体组织，再对常温下的合金钢进行深冷处理，深冷处理的过程为：升温150℃回火到常温，获得回火马氏体组织，再进行深度处理，也就是把常温下的工件再转移到冰窖类容器进行冷却处理，进一步获得更多的马氏体组织(包括回火马氏体组织）；步骤二 回火，采用分级回火，先进行第一次350℃等温回火，目的是让工件中马氏体组织转变成回火马氏体组织，让残余奥氏体组织转变成下贝氏体组织，再选择400℃以上温度回火，获得理想组织回火屈氏体组织，通过分级回火的手段，获得回火屈氏体组织，使工件硬度、韧性达标，分级回火是在工件中残余奥氏体没有彻底消除的情况下，选择350℃回火，再选400℃或400℃以上等温回火，目的是防止残余的奥氏体组织转变成回火索氏体组织，从而明显使其硬度不足；步骤三，表面处理，即采用抛丸处理，用φ0.5以下的钢丸击打，击碎工件表面层固有的有害物质，从而提高工件的表面韧性，在图3中，虚线为碳素钢淬火方法的冷却示意图，实线为65Mn合金钢淬火方法的冷却示意图，图3中的1为单液淬火法，2为双液淬火法，3为分级淬火法，4为等温淬火法，5为近于等温淬火法。

Claims (4)

1.一种弹簧合金钢工件调质方法，它包括以下步骤：
步骤一 淬火，采用近于等温淬火方法，通过淬火过程进行冷却，第一次淬火是在270℃以上时采用油淬火冷却，第二次淬火是在270℃以下空冷或转炉270℃随炉冷却，第三次是到150℃停留再空气冷却到常温，最后再深冷处理；
步骤二 回火，采用分级回火，先进行第一次270℃～350℃等温回火，目的是让工件中马氏体组织转变成回火马氏体组织，让残余奥氏体组织转变成下贝氏体组织，再选择400℃以上温度回火，获得理想组织回火屈氏体组织，通过分级回火的手段，获得回火屈氏体组织，使工件硬度、韧性达标；
步骤三，表面处理，即采用抛丸处理，用φ0.5以下的钢丸击打，击碎工件表面层固有的有害物质，从而提高工件的表面韧性。
2.根据权利要求1所述的弹簧合金钢工件调质方法，其特征是步骤一中150℃停留是让转变了的马氏体组织经停留转变成回火马氏体组织，缩小部分内应力；150℃停留后空气冷却到常温，是让工件中的残余奥氏体组织进一步转变成马氏体组织，再对常温下的合金钢进行深冷处理，深冷处理的过程为：升温150℃回火到常温，获得回火马氏体组织，再进行深度处理，也就是把常温下的工件再转移到冰窖类容器进行冷却处理，进一步获得更多的马氏体组织。
3.根据权利要求1所述的弹簧合金钢工件调质方法，其特征是采用油淬火过程中的工件温度在650℃～550℃时油冷却的冷却速度V油为150℃/S，油冷却的冷却速度V油大于65Mn临界冷却速度V临，获得均匀一致的过冷奥氏体组织。
4.根据权利要求1所述的弹簧合金钢工件调质方法，其特征是步骤二中分级回火是在工件中残余奥氏体没有彻底消除的情况下，选择270℃～350℃回火，再选400℃或400℃以上等温回火，目的是防止残余的奥氏体组织转变成回火索氏体组织，从而明显使其硬度不足。
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