CN110564924A

CN110564924A - 一种40CrMnMo钢调质与整体淬火工艺方法

Info

Publication number: CN110564924A
Application number: CN201911044920.2A
Authority: CN
Inventors: 赵兴旺; 程孝成; 乔亚杰; 孙兴鑫
Original assignee: JIANGSU JUYUAN ELECTRICAL Co Ltd
Current assignee: JIANGSU JUYUAN ELECTRICAL Co Ltd
Priority date: 2019-10-30
Filing date: 2019-10-30
Publication date: 2019-12-13

Abstract

本发明公开了一种40CrMnMo钢调质与整体淬火工艺方法，包括如下步骤：S1、淬火加热；对40CrMnMo钢工件进行淬火加热，淬火加热温度为820摄氏度；S2、油淬，对淬火加热的40CrMnMo钢工件进行油淬，淬火油温为70摄氏度；S3、低速油冷并减少油冷时间；S4、及时回火；其中，所述S1前预先进行毛坯检测，对40CrMnMo钢工件锻件毛坯进行理化检验，检测是否存在折叠、严重脱碳、晶粒粗大或者魏氏组织等锻造缺陷后剔除；由于这些缺陷大部分锻造供应商锻造多是工件直接成型，未反复镦粗拔长、改善组织偏析；锻造缺陷在淬火时会扩大开裂，锻造组织不良极易引起淬火裂纹；其中，所述S1前进行预先正火，减轻或消除原始缺陷组织影响包括如下步骤：预先进行正火加热，在加热炉内加热，加热温度为70摄氏度，保温一段时间后进行空冷。

Description

一种40CrMnMo钢调质与整体淬火工艺方法

技术领域

本发明属于钢调质淬火处理技术领域，具体为一种40CrMnMo钢调质与整体淬火工艺方法。

背景技术

调质处理为我司最常用的热处理工艺，该工艺原理是钢铁工件先淬火得到马氏体、再高温回火后获得在铁素体基体上分布着细小颗粒状碳化物的回火索氏体组织，这种组织具有较好的综合机械性能，即强度、硬度与塑性、韧性的良好配合。

调质的主要目的用途：一是作为一些重要的机械结构零件的最终热处理，使工件具有良好的综合机械性能；二是作为预备热处理，对需经表面淬火或化学热处理等最终热处理的工件作好组织上的准备，对高碳钢、高合金钢工件，降低硬度，满足切削加工性能。

40CrMnMo钢工件为我司常用的高淬透性调质钢，主要用作重载、大截面尺寸的传动轴等零件，常规热处理工艺一般为毛坯调质，粗机加工后整体淬火或表面感应淬火。但在调质及整体淬火生产中，该种钢工件淬裂现象较为严重，时而产生批量性裂纹报废，比例达15%甚至以上，有时还可能遗留到后续机加工、表面感应淬火工序及到成品表面处理，存在严重的质量损失与隐患。

我司40CrMnMo钢工件工件供应客户用作高压、特高压电力传输机构中的关键零件，安全可靠性要求非常高，一旦由于有裂纹引起早期断裂失效，就可能会造成较大的生产安全事故。为稳定提高产品质量，降低质量损失，对40CrMnMo钢工件立项进行调质与整体淬火工艺试验改进。

国内外市场的发展前景及经济效益

40CrMnMo钢工件作为高淬透性调质钢，用于制造重载、截面尺寸较大的传动轴、半轴、曲轴、齿轮、连杆等零件，广泛应用于工程机械、汽车、机床、铁路、电力配件等行业。40CrMnMo钢工件工件的热处理淬火回火，有成熟的应用工艺，但生产中的淬火裂纹问题时有发生。

实际上，各种工件热处理裂纹尤其是淬火裂纹一直是行业中客观存在且难以完全避免的难题。另外我司结构钢零件调质、整体淬火处理在由淬火加热炉、清洗机、回火炉组成的生产线上连续生产，主要工艺过程程序化自动控制，在批量生产条件下不方便调整生产方式，一些降低产生裂纹的工艺方法也受到限制。

在公开资料中，目前尚未查到有***的在连续生产线上防止40CrMnMo钢工件工件产生裂纹的方法案例。由于淬火回火多为零件加工成形之后的最终工序，一旦产生裂纹，将前功尽弃，连续批量性生产极易产生批量性废品，不但造成巨大的物耗能耗浪费．且影响生产任务的完成。故研究40crMnMo工件热处理裂纹产生原因，进行改进和预防，具有较大的推广应用价值和经济效益。

发明内容

本发明的目的在于：为了解决背景技术涉及的技术问题，提供一种40CrMnMo钢调质与整体淬火工艺方法。

本发明采用的技术方案如下：

一种40CrMnMo钢调质与整体淬火工艺方法，包括如下步骤：

S1、淬火加热；对40CrMnMo钢工件进行淬火加热，淬火加热温度为820摄氏度；

S2、油淬，对淬火加热的40CrMnMo钢工件进行油淬，淬火油温为70摄氏度；S3、低速油冷并减少油冷时间；S4、及时回火。

其中，所述S1前预先进行毛坯检测，对40CrMnMo钢工件锻件毛坯进行理化检验，检测是否存在折叠、严重脱碳、晶粒粗大或者魏氏组织等锻造缺陷后剔除；由于这些缺陷大部分锻造供应商锻造多是工件直接成型，未反复镦粗拔长、改善组织偏析；锻造缺陷在淬火时会扩大开裂，锻造组织不良极易引起淬火裂纹。

其中，所述S1前进行预先正火，减轻或消除原始缺陷组织影响包括如下步骤：预先进行正火加热，在加热炉内加热，加热温度为70摄氏度，保温一段时间后进行空冷。

其中，所述S1中淬火加热采用感应加热淬火，利用电磁感应的原理，使零件在交变磁场中切割磁力线，在表面产生感应电流，又根据交流电的集肤效应，以涡流形式将零件表面快速加热。

其中，所述S2中油淬采用快速淬火油淬火，并使用碱性清洗液清洗，同时利用氮气或甲醇分解气氛。

其中，所述淬火油温室温80℃，淬火油冷却能力≥100KW/h；清洗液温室温90℃。

其中，所述S3中低速油冷并控制油冷时间，油冷槽内进行低速搅拌，油冷时间为5-10min。

其中，所述S4中及时回火包括如下步骤：将经过油淬的40CrMnMo钢工件重新回火加热到回火临界温度，保温一定时间后，油冷；

其中，还包括S5、二次正火，对回火后的40CrMnMo钢工件进行二次正火，二次正火加热温度为70摄氏度，保温一段时间后进行空冷。

其中，所述40CrMnMo钢工件直径或厚度20～100 mm，长度50～500 mm。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明提供一种40CrMnMo钢调质与整体淬火工艺方法，与常规工艺相比，较大地降低淬火加热温度；提高冷却油温，采用低速搅拌，减小冷速；减短油冷时间，缩短清洗时间，及时回火，相应调整回火工艺达到性能要求；适用于连续生产线上40CrMnMo钢工件工件的调质、整体淬火回火生产。

2、本发明中40CrMnMo钢调质与整体淬火工艺，一般常规工艺淬火温度均为850℃，油冷；影响淬裂的工艺因素主要有淬火加热温度与冷却速度，是否及时回火等；淬火加热温度过高，会引起晶粒粗化，晶界弱化，钢的脆断强度降低，淬火易开裂；在Ms点以下温度冷却速度快，产生组织应力大易开裂；回火不及时，淬火应力不能及时消除可能产生裂纹。

3、本发明中为减轻或消除原材料及锻件组织缺陷，预先进行正火处理。

4、本发明中对锻造供应商进行锻造工艺过程检查优化，严格控制始锻温度、终锻温度，杜绝折叠、裂纹、组织粗大等锻造缺陷。

5、本发明中还包括S5、二次正火，对回火后的40CrMnMo钢工件进行二次正火，二次正火加热温度为70摄氏度，保温一段时间后进行空冷，进一步提高整体淬火后处理效果。

6、应用优化改进的40CrMnMo钢工件调质与整体淬火工艺，使工件淬火裂纹率由15%降低为0.5%以下，降低了废品损失。我司目前有8SS.206.017轴、8SS.206.026轴、8RG.206.765.1轴、8RG.206.765.3轴、 8RG.206.765.4轴、8S006083轴等40CrMnMo钢工件，年生产约13000件，年用40CrMnMo钢材约50吨，仅直接减少材料损失一项达8万元以上；如按工件计价，加上锻造、机加工、淬火回火等工序费用，则减少的报废损失更为可观，可达数十万元。

附图说明

图1为本发明的结构示意简图；

图2为本发明的进一步实施例的示意简图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一，参照图1，一种40CrMnMo钢调质与整体淬火工艺方法，包括如下步骤：

S2、油淬，对淬火加热的40CrMnMo钢工件进行油淬，淬火油温为70摄氏度；

S3、低速油冷并减少油冷时间；

S4、及时回火。

其中，所述S3中低速油冷并控制油冷时间，油冷槽内进行低速搅拌，油冷时间为8min。

其中，所述S4中及时回火包括如下步骤：将经过油淬的40CrMnMo钢工件重新回火加热到回火临界温度，保温一定时间后，油冷。

其中，所述40CrMnMo钢工件直径为60 mm，长度为250 mm。

实施例二，参照图2，本实施例在实施例一的基础上增加了如下技术特征：

其中，还包括S5、二次正火，对回火后的40CrMnMo钢工件进行二次正火，二次正火加热温度为70摄氏度，保温一段时间后进行空冷，进一步提高整体淬火后处理效果。

工作原理：本发明提供一种40CrMnMo钢调质与整体淬火工艺方法，与常规工艺相比，较大地降低淬火加热温度；提高冷却油温，采用低速搅拌，减小冷速；减短油冷时间，缩短清洗时间，及时回火，相应调整回火工艺达到性能要求；适用于连续生产线上40CrMnMo钢工件工件的调质、整体淬火回火生产。本发明中40CrMnMo钢调质与整体淬火工艺，一般常规工艺淬火温度均为850℃，油冷；影响淬裂的工艺因素主要有淬火加热温度与冷却速度，是否及时回火等；淬火加热温度过高，会引起晶粒粗化，晶界弱化，钢的脆断强度降低，淬火易开裂；在Ms点以下温度冷却速度快，产生组织应力大易开裂；回火不及时，淬火应力不能及时消除可能产生裂纹；本发明中为减轻或消除原材料及锻件组织缺陷，预先进行正火处理；本发明中对锻造供应商进行锻造工艺过程检查优化，严格控制始锻温度、终锻温度，杜绝折叠、裂纹、组织粗大等锻造缺陷；应用优化改进的40CrMnMo钢工件调质与整体淬火工艺，使工件淬火裂纹率由15%降低为0.5%以下，降低了废品损失。我司目前有8SS.206.017轴、8SS.206.026轴、8RG.206.765.1轴、8RG.206.765.3轴、 8RG.206.765.4轴、8S006083轴等40CrMnMo钢工件，年生产约13000件，年用40CrMnMo钢材约50吨，仅直接减少材料损失一项达8万元以上；如按工件计价，加上锻造、机加工、淬火回火等工序费用，则减少的报废损失更为可观，可达数十万元。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种40CrMnMo钢调质与整体淬火工艺方法，其特征在于：包括如下步骤：

S3、低速油冷并减少油冷时间；

S4、及时回火。

2.如权利要求1所述的一种40CrMnMo钢调质与整体淬火工艺方法，其特征在于：所述S1前预先进行毛坯检测，对40CrMnMo钢工件锻件毛坯进行理化检验，检测是否存在折叠、严重脱碳、晶粒粗大或者魏氏组织等锻造缺陷后剔除。

3.如权利要求2所述的一种40CrMnMo钢调质与整体淬火工艺方法，其特征在于：所述S1前进行预先正火，减轻或消除原始缺陷组织影响包括如下步骤：预先进行正火加热，在加热炉内加热，加热温度为70摄氏度，保温一段时间后进行空冷。

4.如权利要求3所述的一种40CrMnMo钢调质与整体淬火工艺方法，其特征在于：所述S1中淬火加热采用感应加热淬火，利用电磁感应的原理，使零件在交变磁场中切割磁力线，在表面产生感应电流，又根据交流电的集肤效应，以涡流形式将零件表面快速加热。

5.如权利要求4所述的一种40CrMnMo钢调质与整体淬火工艺方法，其特征在于：所述S2中油淬采用快速淬火油淬火，并使用碱性清洗液清洗，同时利用氮气或甲醇分解气氛。

6.如权利要求5所述的一种40CrMnMo钢调质与整体淬火工艺方法，其特征在于：所述淬火油温室温80℃，淬火油冷却能力≥100KW/h；清洗液温室温90℃。

7.如权利要求1-6任一所述的一种40CrMnMo钢调质与整体淬火工艺方法，其特征在于：所述S3中低速油冷并控制油冷时间，油冷槽内进行低速搅拌，油冷时间为5-10min。

8.如权利要求7所述的一种40CrMnMo钢调质与整体淬火工艺方法，其特征在于：所述S4中及时回火包括如下步骤：将经过油淬的40CrMnMo钢工件重新回火加热到回火临界温度，保温一定时间后，油冷。

9.如权利要求7所述的一种40CrMnMo钢调质与整体淬火工艺方法，其特征在于：还包括S5、二次正火，对回火后的40CrMnMo钢工件进行二次正火，二次正火加热温度为70摄氏度，保温一段时间后进行空冷。

10.如权利要求7所述的一种40CrMnMo钢调质与整体淬火工艺方法，其特征在于：所述40CrMnMo钢工件直径或厚度20～100 mm，长度50～500 mm。