一種消除空心細長零件殘餘應力的熱處理方法

2023-05-30 10:36:06

一種消除空心細長零件殘餘應力的熱處理方法
【專利摘要】本發明涉及一種消除空心細長零件殘餘應力的熱處理方法，屬於鋼鐵冶金領域。本發明方法如下：1）空心細長零件入爐加熱，加熱溫度280℃～300℃，保溫時間20h～25h；2）保溫後的零件爐冷至220℃～240℃，保溫時間15h～20h；3）爐冷再保溫後的零件再次爐冷至150℃～170℃，保溫時間10h～15h；4）再次爐冷保溫後的零件爐冷至室溫。本發明的目的在於提供一種消除空心細長零件殘餘應力的熱處理方法，該方法通過人工時效，減少零件的熱應力及組織應力，以消除空心細長零件的殘餘應力，減少零件在機械加工過程中的變形，保證後續機械加工過程順利進行。
【專利說明】一種消除空心細長零件殘餘應力的熱處理方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種消除空心細長零件殘餘應力的熱處理方法，屬於鋼鐵冶金領域。【背景技術】
[0002]空心細長零件淬火後的組織為馬氏體組織，淬火時除由於馬氏體轉變所引起的位錯與孿晶等晶內缺陷的增加外，還將由於表面和中心的溫差所造成的熱應力及組織應力引起的塑性變形而使晶內缺陷及各種內應力均有所增加，淬火後存在於零件內部的應力可按其平衡範圍的大小分為三類，即在零件整體範圍內處於平衡的第一類內應力，在晶粒或亞晶粒範圍內處於平衡的第二類內應力，在一個原子集團範圍內處於平衡的第三類內應力。回火過程中，隨回火溫度的升高，原子活動能力的增加，晶內缺陷及各種內應力均將逐步下降，回火時析出的碳化物有可能產生新的晶內缺陷，但總的趨勢仍是隨回火溫度的升高，將通過回復與再結晶等而使殘餘應力及晶內缺陷減少，僅為殘餘應力。零件變形由第一類內應力引起。對調質後的空心細長零件進行機械加工時，如所受外力與第一類殘餘內應力方向一致時，二者相互疊加，使零件產生變形，無法保證機械加工過程順利進行。

【發明內容】

[0003]本發明的目的在於提供一種消除空心細長零件殘餘應力的熱處理方法，該方法通過人工時效，減少零件的熱應力及組織應力，以消除空心細長零件的殘餘應力，減少零件在機械加工過程中的變形，保證後續機械加工過程順利進行。
[0004]技術解決方案:
[0005]本發明方法步驟如下:1)空心細長零件入爐加熱,加熱溫度280°C~300°C，保溫時間20h~25h ;2)保溫後的零件爐冷至220°C~240°C，保溫時間15h~20h ;3)爐冷再保溫後的零件再次爐冷至150°C~170°C，保溫時間IOh~15h ；4)再次爐冷保溫後的零件爐
冷至室溫。
[0006]本發明對空心 細長零件機械加工前進行消除殘餘應力的熱處理，從溫度280°C~300°C到室溫下，採用280°C~300°C、220°C~240°C、150°C~170°C的逐步保溫、爐冷的熱處理方法，冷卻速度十分緩慢，使得零件表面和中心的溫差極小，熱應力基本得到消除，通過不斷的回覆，組織應力及晶內缺陷逐步減少，空心細長零件的殘餘應力大幅度降低，由原來的224MPa~278MPa降到86MPa~105MPa，減少零件在機械加工過程中的變形，保證後續機械加工過程順利進行，從而加快了零件的流轉，提高了產品的生產效率，節約了資金的佔用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]本發明工藝圖。
【具體實施方式】[0008]實施例1:
[0009]本發明對於空心細長零件，按照附圖方法入爐加熱至280°C保溫，保溫20h後爐冷，爐冷至220°C後再保溫15h，再次爐冷至150°C後保溫10h，爐冷至室溫。採用280°C、220°C、150°C的逐步保溫、爐冷的熱處理方法，冷卻速度十分緩慢，使得零件表面和中心的溫差極小，熱應力基本得到消除，通過不斷的回覆，組織應力及晶內缺陷逐步減少，零件的殘餘應力大幅度降低，由原來的235MPa降到98MPa，降低幅度達到58%。
[0010]實施例2:
[0011]本發明對於空心細長零件，按照附圖方法入爐加熱至290°C保溫，保溫20h後爐冷，爐冷至220°C後再保溫15h，再次爐冷至150°C後保溫10h，爐冷至室溫。採用290°C、220°C、150°C的逐步保溫、爐冷的熱處理方法，冷卻速度十分緩慢，使得零件表面和中心的溫差極小，熱應力基本得到消除，通過不斷的回覆，組織應力及晶內缺陷逐步減少，零件的殘餘應力大幅度降低，由原來的278MPa降到89MPa，降低幅度達到68%。
[0012]實施例3:
[0013]本發明對於空心細長零件，按照附圖方法入爐加熱至300°C保溫，保溫20h後爐冷，爐冷至220°C後再保溫15h，再次爐冷至150°C後保溫10h，爐冷至室溫。採用300°C、220°C、150°C的逐步保溫、爐冷的熱處理方法，冷卻速度十分緩慢，使得零件表面和中心的溫差極小，熱應力基本得到消除，通過不斷的回覆，組織應力及晶內缺陷逐步減少，零件的殘餘應力大幅度降低，由原來的265MPa降到96MPa，降低幅度達到63%。
[0014]實施例4:
[0015]本發明對於空`心細長零件，按照附圖方法入爐加熱至280°C保溫，保溫20h後爐冷，爐冷至230°C後再保溫15h，再次爐冷至150°C後保溫10h，爐冷至室溫。採用280°C、230°C、150°C的逐步保溫、爐冷的熱處理方法，冷卻速度十分緩慢，使得零件表面和中心的溫差極小，熱應力基本得到消除，通過不斷的回覆，組織應力及晶內缺陷逐步減少，零件的殘餘應力大幅度降低，由原來的237MPa降到91MPa，降低幅度達到61%。
[0016]實施例5:
[0017]本發明對於空心細長零件，按照附圖方法入爐加熱至280°C保溫，保溫23h後爐冷，爐冷至220°C後再保溫15h，再次爐冷至150°C後保溫10h，爐冷至室溫。採用280°C、220°C、150°C的逐步保溫、爐冷的熱處理方法，冷卻速度十分緩慢，使得零件表面和中心的溫差極小，熱應力基本得到消除，通過不斷的回覆，組織應力及晶內缺陷逐步減少，零件的殘餘應力大幅度降低，由原來的248MPa降到IOlMPa,降低幅度達到59%。
[0018]實施例6:
[0019]本發明對於空心細長零件，按照附圖方法入爐加熱至280°C保溫，保溫25h後爐冷，爐冷至220°C後再保溫15h，再次爐冷至150°C後保溫10h，爐冷至室溫。採用280°C、220°C、150°C的逐步保溫、爐冷的熱處理方法，冷卻速度十分緩慢，使得零件表面和中心的溫差極小，熱應力基本得到消除，通過不斷的回覆，組織應力及晶內缺陷逐步減少，零件的殘餘應力大幅度降低，由原來的257MPa降到86MPa，降低幅度達到62%。
[0020]實施例7:
[0021]本發明對於空心細長零件，按照附圖方法入爐加熱至280°C保溫，保溫20h後爐冷，爐冷至220°C後再保溫17h，再次爐冷至150°C後保溫10h，爐冷至室溫。採用280°C、220°C、150°C的逐步保溫、爐冷的熱處理方法，冷卻速度十分緩慢，使得零件表面和中心的溫差極小，熱應力基本得到消除，通過不斷的回覆，組織應力及晶內缺陷逐步減少，零件的殘餘應力大幅度降低，由原來的263MPa降到96MPa，降低幅度達到63%。
[0022]實施例8:
[0023]本發明對於空心細長零件，按照附圖方法入爐加熱至280°C保溫，保溫20h後爐冷，爐冷至230°C後再保溫15h，再次爐冷至150°C後保溫10h，爐冷至室溫。採用280°C、230°C、150°C的逐步保溫、爐冷的熱處理方法，冷卻速度十分緩慢，使得零件表面和中心的溫差極小，熱應力基本得到消除，通過不斷的回覆，組織應力及晶內缺陷逐步減少，零件的殘餘應力大幅度降低，由原來的225MPa降到97MPa，降低幅度達到57%。
[0024]實施例9:
[0025]本發明對於空心細長零件，按照附圖方法入爐加熱至280°C保溫，保溫20h後爐冷，爐冷至240°C後再保溫15h，再次爐冷至150°C後保溫10h，爐冷至室溫。採用280°C、240°C、150°C的逐步保溫、爐冷的熱處理方法，冷卻速度十分緩慢，使得零件表面和中心的溫差極小，熱應力基本得到消除，通過不斷的回覆，組織應力及晶內缺陷逐步減少，零件的殘餘應力大幅度降低，由原來的243MPa降到105MPa，降低幅度達到57%。
[0026]實施例10:
[0027]本發明對於空心細長零件，按照附圖方法入爐加熱至300°C保溫，保溫20h後爐冷，爐冷至230°C後再保溫15h，再次爐冷至150°C後保溫10h，爐冷至室溫。採用300°C、230°C、150°C的逐步保 溫、爐冷的熱處理方法，冷卻速度十分緩慢，使得零件表面和中心的溫差極小，熱應力基本得到消除，通過不斷的回覆，組織應力及晶內缺陷逐步減少，零件的殘餘應力大幅度降低，由原來的267MPa降到88MPa，降低幅度達到67%。
[0028]實施例11:
[0029]本發明對於空心細長零件，按照附圖方法入爐加熱至300°C保溫，保溫20h後爐冷，爐冷至220°C後再保溫18h，再次爐冷至150°C後保溫10h，爐冷至室溫。採用300°C、220°C、150°C的逐步保溫、爐冷的熱處理方法，冷卻速度十分緩慢，使得零件表面和中心的溫差極小，熱應力基本得到消除，通過不斷的回覆，組織應力及晶內缺陷逐步減少，零件的殘餘應力大幅度降低，由原來的228MPa降到92MPa，降低幅度達到59%。
[0030]實施例12:
[0031]本發明對於空心細長零件，按照附圖方法入爐加熱至300°C保溫，保溫20h後爐冷，爐冷至220°C後再保溫20h，再次爐冷至150°C後保溫10h，爐冷至室溫。採用300°C、220°C、150°C的逐步保溫、爐冷的熱處理方法，冷卻速度十分緩慢，使得零件表面和中心的溫差極小，熱應力基本得到消除，通過不斷的回覆，組織應力及晶內缺陷逐步減少，零件的殘餘應力大幅度降低，由原來的246MPa降到97MPa，降低幅度達到60%。
[0032]實施例13:
[0033]本發明對於空心細長零件，按照附圖方法入爐加熱至300°C保溫，保溫25h後爐冷，爐冷至220°C後再保溫15h，再次爐冷至150°C後保溫15h，爐冷至室溫。採用300°C、220°C、150°C的逐步保溫、爐冷的熱處理方法，冷卻速度十分緩慢，使得零件表面和中心的溫差極小，熱應力基本得到消除，通過不斷的回覆，組織應力及晶內缺陷逐步減少，零件的殘餘應力大幅度降低，由原來的273MPa降到98MPa，降低幅度達到64%。[0034]實施例14:
[0035]本發明對於空心細長零件，按照附圖方法入爐加熱至300°C保溫，保溫20h後爐冷，爐冷至220°C後再保溫15h，再次爐冷至160°C後保溫10h，爐冷至室溫。採用300°C、220 °C >160 °C的逐步保溫、爐冷的熱處理方法，冷卻速度十分緩慢，使得零件表面和中心的溫差極小，熱應力基本得到消除，通過不斷的回覆，組織應力及晶內缺陷逐步減少，零件的殘餘應力大幅度降低，由原來的255MPa降到99MPa，降低幅度達到61%。
[0036]實施例15:
[0037]本發明對於空心細長零件，按照附圖方法入爐加熱至300°C保溫，保溫20h後爐冷，爐冷至220°C後再保溫15h，再次爐冷至170°C後保溫10h，爐冷至室溫。採用300°C、220°C、170°C的逐步保溫、爐冷的熱處理方法，冷卻速度十分緩慢，使得零件表面和中心的溫差極小，熱應力基本得到消除，通過不斷的回覆，組織應力及晶內缺陷逐步減少，零件的殘餘應力大幅度降低，由原來的224MPa降到91MPa，降低幅度達到59%。
[0038]實施例16:
[0039]本發明對於空心細長零件，按照附圖方法入爐加熱至300°C保溫，保溫25h後爐冷，爐冷至240°C後再保溫20h，再次爐冷至170°C後保溫10h，爐冷至室溫。採用300°C、240°C、170°C的逐步保溫、爐冷的熱處理方法，冷卻速度十分緩慢，使得零件表面和中心的溫差極小，熱應力基本得到消除，通過不斷的回覆，組織應力及晶內缺陷逐步減少，零件的殘餘應力大幅度降低，由原來的265MPa降到103MPa，降低幅度達到61%。
[0040]實施例17: [0041]本發明對於空心細長零件，按照附圖方法入爐加熱至300°C保溫，保溫25h後爐冷，爐冷至240°C後再保溫20h，再次爐冷至170°C後保溫13h，爐冷至室溫。採用300°C、240°C、170°C的逐步保溫、爐冷的熱處理方法，冷卻速度十分緩慢，使得零件表面和中心的溫差極小，熱應力基本得到消除，通過不斷的回覆，組織應力及晶內缺陷逐步減少，零件的殘餘應力大幅度降低，由原來的258MPa降到97MPa，降低幅度達到62%。
[0042]實施例18:
[0043]本發明對於空心細長零件，按照附圖方法入爐加熱至300°C保溫，保溫25h後爐冷，爐冷至240°C後再保溫20h，再次爐冷至170°C後保溫15h，爐冷至室溫。採用300°C、240°C、170°C的逐步保溫、爐冷的熱處理方法，冷卻速度十分緩慢，使得零件表面和中心的溫差極小，熱應力基本得到消除，通過不斷的回覆，組織應力及晶內缺陷逐步減少，零件的殘餘應力大幅度降低，由原來的249MPa降到89MPa，降低幅度達到64%。
【權利要求】
1.一種消除空心細長零件殘餘應力的熱處理方法，其特徵在於，方法步驟如下:1)空心細長零件入爐加熱，加熱溫度280°C~300°C，保溫時間20h~25h ;2)保溫後的零件爐冷至220°C~240°C，保溫時間15h~20h ;3)爐冷再保溫後的零件再次爐冷至150°C~170°C，保溫時間IOh~15h ；4)再次爐冷保 溫後的零件爐冷至室溫。
【文檔編號】C21D1/30GK103773931SQ201410057864
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年2月20日 優先權日:2014年2月20日
【發明者】王曉軍, 杜月和, 韓非, 劉奇珍, 王雅靜 申請人:內蒙古北方重工業集團有限公司