CN110923431A - 锤头铸钢件的热处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种锤头铸钢件的热处理方法，主要为将锤头铸钢件加热至980℃～1000℃保温得到奥氏体后缓慢冷却，再次加热至970℃～990℃，保温后快速冷却，最后回火、水冷，其中加热过程中保温系数为1.0～1.5min/mm。本发明的热处理方法采用加热保温‑冷却‑加热保温‑冷却‑回火的处理方式，不同阶段配合相应的加热保温参数和冷却参数，使得锤头铸钢件受热均匀充分，内部组织转化充分适宜，铸件组织中晶粒细化，铸钢件硬度提高。
Description
技术领域
本发明涉及铸钢件的热处理，具体涉及锤头铸钢件的热处理方法。
背景技术
影响铸钢件硬度的内在因素有材料本身特性如结合键、组织、结构、原子本性影响；外在因素有试验温度等的影响。
在外在因素保持稳定或不变的情况下，对于铸钢件，提高硬度，如果从内在因素出发，采用的技术手段就是通过化学成分或者热处理工艺或者二者共同作用调整来改善。大多数化学元素增加都会使硬度增加。但具体提高什么元素含量，提高多少，使硬度提高多少，需要根据具体成分标准要求及试验确定，试验验证周期长，元素的交互作用较为复杂，且成分含量的增加，会增加冶炼成本。同时，多数元素含量的增加，会增加碳当量，使可焊性降低，增加了铸钢件缺陷焊接修补的难度。韦尔锤头用于破碎机，其铸钢件的硬度要求表面硬度≥477HBW，芯部硬度≥415HBW，因此在化学元素基本不改变的前提下，如要提高铸钢件硬度，可从热处理工艺调整入手，热处理工艺涉及温度、处理时间，正火、回火周期，冷却温度、冷却速率等多种因素，虽然没有化学元素的调整影响因素复杂，但是每一种参数的微调同样会给锤头铸钢件的性能带来难以预期的结果，因此要获得一整套相互配合且有效提高锤头铸钢件硬度，同时热处理时间不宜过长的热处理工艺，仍然具有一定难度。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种能够提高锤头铸钢件硬度且缩短热处理时间的方法。
本发明的技术方案是提供一种锤头铸钢件的热处理方法，步骤包括：
a.将锤头铸钢件加热到980℃～1000℃的温度，进行保温；
b.将奥氏体化的铸钢件进行冷却，冷却速度50℃/h～100℃/h，至室温，以获得接***衡状态的组织；(平衡状态的组织是指合金在缓慢冷却条件下得到的组织)
c.将锤头铸钢件加热到970℃～990℃的温度，进行保温；
d.将铸钢件出炉，采用风冷加水雾冷却，或者自来水淬火，或者聚合物淬火的方式，对铸钢件进行冷却，冷却速度达到50℃/min～120℃/min，至铸钢件冷却至200℃以下，然后采用空冷方式自然冷却至室温；
e.将冷却后的铸钢件升温回火至200℃～300℃，进行保温后水冷；
步骤a和步骤c中，保温时间＝铸钢件最大壁厚*保温系数，保温系数均为1.0～1.5min/mm，以使铸钢件内部透热且组织转变完全。
进一步地，步骤a中，将铸钢件加热到980℃的奥氏体化温度，进行保温，保温时间＝铸钢件最大壁厚*保温系数；其中，保温系数为1.5min/mm。
进一步地，步骤c中，将铸钢件加热到970℃，进行保温，保温时间＝铸钢件最大壁厚*保温系数；其中，保温系数为1.5min/mm。
进一步地，步骤d中，铸钢件冷却速度达到80℃/min～120℃/min。
进一步地，步骤e中，将冷却后的铸钢件升温回火至250℃，进行保温后水冷，保温时间＝铸钢件最大壁厚*保温系数；其中，保温系数为0.5min/mm。
本发明的优点和有益效果：本发明的热处理方法采用加热保温-冷却-加热保温-冷却-回火的处理方式，不同阶段配合相应的加热保温参数和冷却参数，使得锤头铸钢件受热均匀充分，内部组织转化充分适宜。在第一阶段的加热保温过程中980℃～1000℃的温度相应的保温时间使铸件内部透热且组织转变完全；比较于原有技术，降低了保温系数，相当于缩短了铸钢件的保温时间，从而降低材料晶粒组织在退火高温粗化的程度，使铸件组织中晶粒比原有工艺(原工艺退火930±10℃，保温系数为2.5min/mm，冷却速度50℃/h～100℃/h，至室温；淬火880±10℃，保温系数为2.5min/mm，水冷(冷却速度达到80℃/min～120℃/min)至室温；回火250±10℃，保温系数为4min/mm，空冷。)下的晶粒变小，从而提高了硬度。此外比较于原有工艺，提高了退火及淬火温度，降低了保温系数，回火时间缩短，在保证塑韧性的情况下，可以降低材料组织分解软化的程度，从而保证材料硬度不至于大幅的降低，进而提高硬度。
附图说明
图1为采用对比例1工艺后得到的锤头铸钢件金相照片
图2为采用实施例1工艺后得到的锤头铸钢件金相照片
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步说明。
实施例1
本实施例提供一种锤头铸钢件热处理方法，步骤包括
a.将锤头铸钢件加热到980℃的温度，进行保温，保温时间＝铸钢件最大壁厚*保温系数，其中，保温系数为1.5min/mm，以使铸件内部透热且组织转变完全，即铸钢件组织转变为奥氏体；
b.将奥氏体化的铸钢件出炉，缓慢冷却，冷却速度90℃/h，对铸钢件进行缓慢冷却至室温；
c.将锤头铸钢件加热到970℃的温度，进行保温，保温时间＝铸钢件最大壁厚*保温系数，其中，保温系数为1.5min/mm；
d.将铸钢件出炉，采用风冷+水雾冷却，或者自来水淬火或者聚合物淬火的方式，对铸钢件进行迅速冷却，铸钢件冷却速度达到120℃/min，至铸钢件冷却至200℃以下，然后采用空冷方式自然冷却至室温；
e.将冷却后的铸钢件升温回火至250℃，进行保温后水冷，保温时间＝铸钢件最大壁厚*保温系数，其中，保温系数为0.5min/mm。
铸钢件的化学成分及各成分元素所占质量百分比如下：C％＝0.25～0.30、Si％＝0.14～1.7、Mn％＝0.8～1.1、P％≤0.020、S％≤0.020、Cr％≤2.20、Mo％≤0.45、Ni％≤0.50，其余为Fe和不可避免的杂质元素。对于该成分的铸钢件，采用上述的热处理方法后，经过检测，硬度为503HB。
实施例2
本实施例提供一种锤头铸钢件热处理方法，步骤包括
a.将锤头铸钢件加热到990℃的温度，进行保温，保温时间＝铸钢件最大壁厚*保温系数，其中，保温系数为1.5min/mm，以使铸件内部透热且组织转变完全，即铸钢件组织转变为奥氏体；
b.将奥氏体化的铸钢件出炉，缓慢冷却，冷却速度90℃/h，对铸钢件进行缓慢冷却至室温；
c.将锤头铸钢件加热到980℃的温度，进行保温，保温时间＝铸钢件最大壁厚*保温系数，其中，保温系数为1.5min/mm；
d.将铸钢件出炉，采用风冷+水雾冷却，或者自来水淬火或者聚合物淬火的方式，对铸钢件进行迅速冷却，铸钢件冷却速度达到50℃/min，至铸钢件冷却至200℃以下，然后采用空冷方式自然冷却至室温；
e.将冷却后的铸钢件升温回火至250℃，进行保温后水冷，保温时间＝铸钢件最大壁厚*保温系数，其中，保温系数为0.5min/mm。
铸钢件的化学成分及各成分元素所占质量百分比如下：C％＝0.25～0.30、Si％＝0.14～1.7、Mn％＝0.8～1.1、P％≤0.020、S％≤0.020、Cr％≤2.20、Mo％≤0.45、Ni％≤0.50，其余为Fe和不可避免的杂质元素。对于该成分的铸钢件，采用上述的热处理方法后，经过检测，硬度为495HB。
实施例3
本实施例提供一种锤头铸钢件热处理方法，步骤包括
a.将锤头铸钢件加热到1000℃的温度，进行保温，保温时间＝铸钢件最大壁厚*保温系数，其中，保温系数为1.5min/mm，以使铸件内部透热且组织转变完全，即铸钢件组织转变为奥氏体；
b.将奥氏体化的铸钢件出炉，缓慢冷却，冷却速度90℃/h，对铸钢件进行缓慢冷却至室温；
c.将锤头铸钢件加热到980℃的温度，进行保温，保温时间＝铸钢件最大壁厚*保温系数，其中，保温系数为1.5min/mm；
d.将铸钢件出炉，采用风冷+水雾冷却，或者自来水淬火或者聚合物淬火的方式，对铸钢件进行迅速冷却，铸钢件冷却速度达到80℃/min，至铸钢件冷却至200℃以下，然后采用空冷方式自然冷却至室温；
e.将冷却后的铸钢件升温回火至250℃，进行保温后水冷，保温时间＝铸钢件最大壁厚*保温系数，其中，保温系数为0.5min/mm。
铸钢件的化学成分及各成分元素所占质量百分比如下：C％＝0.25～0.30、Si％＝0.14～1.7、Mn％＝0.8～1.1、P％≤0.020、S％≤0.020、Cr％≤2.20、Mo％≤0.45、Ni％≤0.50，其余为Fe和不可避免的杂质元素。对于该成分的铸钢件，采用上述的热处理方法后，经过检测，硬度为495HB。
对比例1
锤头铸钢件的原有工艺，步骤包括：
a.将锤头铸钢件加热到930℃的温度，进行保温，保温时间＝铸钢件最大壁厚*保温系数，其中，保温系数为2.5min/mm；
b.将奥氏体化的铸钢件出炉，冷却速度80℃/h，对铸钢件进行缓慢冷却至室温；
c.将锤头铸钢件加热到880℃的温度，进行保温，保温时间＝铸钢件最大壁厚*保温系数，其中，保温系数为2.5min/mm；
d.将铸钢件出炉，采用水冷淬火的方式，对铸钢件进行迅速冷却，铸钢件冷却速度达到80℃/min，冷却至室温；
e.将冷却后的铸钢件升温回火至250℃，保温时间＝铸钢件最大壁厚*保温系数，保温系数为4min/mm，进行保温后水冷。
铸钢件的化学成分及各成分元素所占质量百分比如下：C％＝0.25～0.30、Si％＝0.14～1.7、Mn％＝0.8～1.1、P％≤0.020、S％≤0.020、Cr％≤2.20、Mo％≤0.45、Ni％≤0.50，其余为Fe和不可避免的杂质元素。对于该成分的铸钢件，采用上述的热处理方法后，经过检测，硬度为460HB。
对比例2
锤头铸钢件的原有工艺，步骤包括：
a.将锤头铸钢件加热到920℃的温度，进行保温，保温时间＝铸钢件最大壁厚*保温系数，其中，保温系数为2.5min/mm，以使铸件内部透热且组织转变完全，即铸钢件组织转变为奥氏体；
b.将奥氏体化的铸钢件出炉，冷却速度80℃/h，对铸钢件进行缓慢冷却至室温；
c.将锤头铸钢件加热到870℃的温度，进行保温，保温时间＝铸钢件最大壁厚*保温系数，其中，保温系数为2.5min/mm；
d.将铸钢件出炉，采用水冷淬火的方式，对铸钢件进行迅速冷却，铸钢件冷却速度达到80℃/min，冷却至室温；
e.将冷却后的铸钢件升温回火至250℃，保温时间＝铸钢件最大壁厚*保温系数，保温系数为4min/mm，进行保温后水冷。
铸钢件的化学成分及各成分元素所占质量百分比如下：C％＝0.25～0.30、Si％＝0.14～1.7、Mn％＝0.8～1.1、P％≤0.020、S％≤0.020、Cr％≤2.20、Mo％≤0.45、Ni％≤0.50，其余为Fe和不可避免的杂质元素。对于该成分的铸钢件，采用上述的热处理方法后，经过检测，硬度为451HB。
以上实施例和对比例中处理的锤头铸钢件为同一批铸造的铸钢件。图2为采用本发明工艺进行热处理后得到的锤头铸钢件的金相照片，图1为采用原工艺进行热处理后得到的锤头铸钢件金相照片。由图1、2可知，采用本发明工艺进行热处理，在缩短热处理保温时间使热处理周期缩短的基础上，还能够细化晶粒组织，使得到的锤头铸钢件硬度得到有效提高。
本发明实施例涉及到的材料、试剂和实验设备，如无特别说明，均为符合铸造冶金领域的市售产品。
以上所述，仅为本发明的优选实施例，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的核心技术的前提下，还可以做出改进和润饰，这些改进和润饰也应属于本发明的专利保护范围。与本发明的权利要求书相当的含义和范围内的任何改变，都应认为是包括在权利要求书的范围内。
Claims (5)
1.锤头铸钢件的热处理方法，其特征在于，步骤包括：
a.将锤头铸钢件加热到980℃～1000℃的温度，进行保温；
b.将奥氏体化的铸钢件进行冷却，冷却速度50℃/h～100℃/h，至室温，以获得接***衡状态的组织；
c.将锤头铸钢件加热到970℃～990℃的温度，进行保温；
d.将铸钢件出炉，采用风冷加水雾冷却，或者自来水淬火，或者聚合物淬火的方式，对铸钢件进行冷却，冷却速度达到50℃/min～120℃/min，至铸钢件冷却至200℃以下，然后采用空冷方式自然冷却至室温；
e.将冷却后的铸钢件升温回火至200℃～300℃，进行保温后水冷；
所述步骤a和步骤c中，保温时间＝铸钢件最大壁厚*保温系数，保温系数均为1.0～1.5min/mm。
2.根据权利要求1所述的锤头铸钢件的热处理方法，其特征在于，所述步骤a中，将铸钢件加热到980℃的奥氏体化温度，进行保温，保温时间＝铸钢件最大壁厚*保温系数；其中，保温系数为1.5min/mm。
3.根据权利要求1所述的锤头铸钢件的热处理方法，其特征在于，所述步骤c中，将铸钢件加热到970℃，进行保温，保温时间＝铸钢件最大壁厚*保温系数；其中，保温系数为1.5min/mm。
4.根据权利要求1所述的锤头铸钢件的热处理方法，其特征在于，所述步骤d中，铸钢件冷却速度达到80℃/min～120℃/min。
5.根据权利要求1所述的锤头铸钢件的热处理方法，其特征在于，所述步骤e中，将冷却后的铸钢件升温回火至250℃，进行保温后水冷，保温时间＝铸钢件最大壁厚*保温系数；其中，保温系数为0.5min/mm。
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