一種aisi4340鋼鍛件的熱處理工藝的製作方法
2023-05-02 07:07:01 1
專利名稱：：一種aisi4340鋼鍛件的熱處理工藝的製作方法
技術領域：
：本發明屬於低溫下使用的鋼鍛件產品生產
技術領域：
，特別涉及一種AISI4340鋼鍛件的熱處理工藝。
背景技術：
：對於在低溫下使用的鋼鍛件產品，因工作環境溫度較低，長期使用過程中產品材料的脆性會增大，若原本鋼鍛件材料的強度就較高，低溫衝擊韌性差，則會在很短的時間內因脆性過大而發生斷裂等失效形式，降低使用壽命。為使該類產品能正常工作，不致早期失效，在使用狀態下，必須具有高的硬度，良好的低溫衝擊韌性。AISI4340鋼鍛件是現有低溫常用鋼鍛件產品，按常規工藝熱處理AISI4340鋼鍛件產品時，正火後空冷，淬火時採用水淬油冷方式，以有效截面尺寸單位為毫米，冷卻時間單位為秒計算，水冷溫度為3(TC，水冷時間為AISI4340鋼鍛件有效截面尺寸的的11.3倍，油冷溫度為2070°C，油冷時間為AISI4340鋼鍛件有效截面尺寸的的79倍，如此處理後的AISI4340鋼鍛件強度雖然可以得到保證，但低溫衝擊韌性較差，無法滿足使用要求。
發明內容為克服現有技術中存在的不足之處，本發明的目的在於提供一種AISI4340鋼鍛件的熱處理工藝。為實現上述目的，本發明採取的技術方案如下—種AISI4340鋼鍛件的熱處理工藝，包括正火、淬火和回火三個處理過程，其特別之處在於正火後採用風冷；淬火後採用深冷，即低溫長時水冷方式，水冷溫度為1020°C，以有效截面尺寸單位為毫米，冷卻時間單位為秒計算，冷卻時間為AISI4340鋼鍛件有效截面尺寸的23倍。正火後風冷，可以提高冷卻速度，細化晶粒、消除粗大的片狀珠光體及均勻組織和成分；淬火後深冷，可以提高冷卻速度和淬透深度，最大限度減少殘餘奧氏體含量，得到馬氏體組織。為進一步增加風冷效果，風冷時，採用軸流鼓風機進行強制冷卻，軸流鼓風機底座高度對準AISI4340鋼鍛件，用四臺軸流鼓風機分別置於上下裝卡平臺兩側，從四個方位直接吹到AISI4340鋼鍛件上。本發明中，正火、淬火和回火三個處理過程按現有常規工藝進行，具體可按如下操作(1)正火處理，完成奧氏體轉變AISI4340鋼鍛件入爐時爐溫為室溫65(TC，預熱至60068(TC，保溫消除內應力，隨後以2080°C/h的速度加熱至正火溫度860910°C，保溫至AISI4340鋼鍛件心部達到正火溫度完成組織轉變及均勻化，出爐風冷至室溫；(2)淬火處理，獲得馬氏體組織將經步驟(1)正火處理後的AISI4340鋼鍛件入爐，爐溫為室溫65(TC，隨後預熱至60068(TC，保溫消除內應力，隨後以2080°C/h的速度加熱至淬火溫度850900°C，保溫至AISI4340鋼鍛件心部達到淬火溫度完成組織轉變及均勻化，出爐水冷至室溫；(3)回火處理，進行馬氏體分解及殘餘奧氏體的繼續轉變，使組織轉變完全，消除淬火應力，獲得細小均勻的回火索氏體組織將經步驟(2)淬火處理後的AISI4340鋼鍛件入爐，爐溫為室溫650°C，隨後加熱至回火溫度550650°C，保溫至AISI4340鋼鍛件心部達到回火溫度完成組織轉變及均勻化，出爐空冷至室溫。步驟(1)中，加熱至預熱溫度後保溫35h。步驟(1)中，加熱至正火溫度後保溫時間為每100mmAISI4340鋼鍛件有效橫截面直徑O.8lh。步驟(2)中，加熱至預熱溫度後保溫35h。步驟(2)中，加熱至淬火溫度後保溫時間為每100mmAISI4340鋼鍛件有效橫截面直徑O.8lh。步驟(3)中，加熱至回火溫度後保溫時間為每100mmAISI4340鋼鍛件有效橫截面直徑1.52h。本發明熱處理工藝採用正火+調質方式進行，通過正火及加快正火後冷卻速度可改善鍛後晶粒度及消除粗大的片狀珠光體，為淬火做好準備；淬火冷卻時採用深冷，即低溫長時水冷方式，提高冷卻速度和淬透深度，再通過高溫回火獲得細小均勻的回火索氏體，在保證材料強度的同時，有效提高低溫衝擊韌性，從而延長使用壽命。附圖為本發明AISI4340鋼鍛件的熱處理工藝示意圖。具體實施例方式下面結合具體實施例和附圖對本發明的技術方案作進一步地詳細介紹，但本發明的保護並不局限於此下面實施例選用的鋼鍛件鋼種為船用齒輪軸AISI4340，以質量百分含量計，C=0.380.43%，Si=0.150.35%，Mn=0.600.80%，Cr=0.700.90%，Ni=1.652.00%，Mo=0.200.30%，S《0.025%，P《0.025%，餘量為鐵及其它微量元素，規格為小470mm的鍛件。實施例1如附圖所示，一種AISI4340鋼鍛件的熱處理工藝，所述熱處理工藝過程是(1)正火處理，完成奧氏體轉變AISI4340鋼鍛件入爐時爐溫為室溫，預加熱至60(TC，預熱保溫3h消除內應力，隨後以20°C/h的速度加熱至正火溫度86(TC，保溫(每100mmAISI4340鋼鍛件有效橫截面直徑lh)至AISI4340鋼鍛件心部達到正火溫度完成組織轉變及均勻化，出爐採用軸流風機鼓風進行強制冷卻，提高鼓風機底座高度使其對準AISI4340鋼鍛件，用四臺軸流風機分別置於上下裝卡平臺兩側，從四個方位直接吹到AISI4340鋼鍛件上，迫使整個AISI4340鋼鍛件均勻快速冷卻至室溫；(2)淬火處理，獲得馬氏體組織經步驟(1)正火處理後的AISI4340鋼鍛件入爐時爐溫為室溫，隨後預加熱至6Q(TC，預熱保溫3h消除內應力，隨後以20°C/h的速度加熱4至淬火溫度85(TC，保溫(每100mmAISI4340鋼鍛件有效橫截面直徑lh)至AISI4340鋼鍛件心部達到淬火溫度完成組織轉變及均勻化，出爐採用深冷，即低溫長時水冷方式，冷卻至室溫，其中水冷溫度為20°C，以有效截面尺寸單位為毫米，冷卻時間單位為秒計算，冷卻時間為AISI4340鋼鍛件有效截面尺寸的3倍；(3)回火處理，進行馬氏體分解及殘餘奧氏體的繼續轉變，使組織轉變完全，消除淬火應力，獲得細小均勻的回火索氏體組織將經步驟(2)淬火處理後的AISI4340鋼鍛件入爐時爐溫為室溫，隨後加熱至回火溫度55(TC，保溫(每100mmAISI4340鋼鍛件有效橫截面直徑2h)至AISI4340鋼鍛件心部達到回火溫度完成組織轉變及均勻化，出爐空冷至室溫。對照例1'與實施例1基本相同，不同之處在於正火後空冷；淬火時採用水淬油冷方式，以有效截面尺寸單位為毫米，冷卻時間單位為秒計算，水冷溫度為3(TC，水冷時間為AISI4340鋼鍛件有效截面尺寸的1.3倍，油冷溫度為70°C，油冷時間為AISI4340鋼鍛件有效截面尺寸的的7倍。實施例2如附圖所示，一種AISI4340鋼鍛件的熱處理工藝，所述熱處理工藝過程是(1)正火處理，完成奧氏體轉變AISI4340鋼鍛件入爐時爐溫為35(TC，預加熱至64(TC，預熱保溫4h消除內應力，隨後以50°C/h的速度加熱至正火溫度89(TC，保溫(每100mmAISI4340鋼鍛件有效橫截面直徑0.9h)至AISI4340鋼鍛件心部達到正火溫度完成組織轉變及均勻化，出爐採用軸流風機鼓風進行強制冷卻，提高軸流風機底座高度使其對準AISI4340鋼鍛件，用四臺鼓風機分別置於上下裝卡平臺兩側，從多個方位直接吹到AISI4340鋼鍛件上，迫使整個AISI4340鋼鍛件均勻快速冷卻至室溫；(2)淬火處理，獲得馬氏體組織經步驟(1)正火處理後的AISI4340鋼鍛件入爐時爐溫為350°C，隨後預加熱至64(TC，預熱保溫4h消除內應力，隨後以50°C/h的速度加熱至淬火溫度870°C，保溫(每100mmAISI4340鋼鍛件有效橫截面直徑0.9h)至AISI4340鋼鍛件心部達到淬火溫度完成組織轉變及均勻化，出爐採用深冷，即低溫長時水冷方式，冷卻至室溫，其中水冷溫度為15°C，以有效截面尺寸單位為毫米，冷卻時間單位為秒計算，冷卻時間為AISI4340鋼鍛件有效截面尺寸的2.5倍；(3)回火處理，進行馬氏體分解及殘餘奧氏體的繼續轉變，使組織轉變完全，消除淬火應力，獲得細小均勻的回火索氏體組織經步驟(2)淬火處理後的AISI4340鋼鍛件入爐時爐溫為350°C，隨後加熱至回火溫度60(TC，保溫(每100mmAISI4340鋼鍛件有效橫截面直徑1.8h)至AISI4340鋼鍛件心部達到回火溫度完成組織轉變及均勻化，出爐空冷至室溫。對照例2'與實施例2基本相同，不同之處在於正火後空冷；淬火時採用水淬油冷方式，以有效截面尺寸單位為毫米，冷卻時間單位為秒計算，水冷溫度為3(TC，水冷時間為AISI4340鋼鍛件有效截面尺寸的1.2倍，油冷溫度為45°C，油冷時間為AISI4340鋼鍛件有效截面尺寸的的8倍。實施例3如附圖所示，一種AISI4340鋼鍛件的熱處理工藝，所述熱處理工藝過程是(1)正火處理，完成奧氏體轉變AISI4340鋼鍛件入爐時爐溫為65(TC，預加熱至680°C，預熱保溫5h消除內應力，隨後以80°C/h的速度加熱至正火溫度910°C，保溫(每100mmAISI4340鋼鍛件有效橫截面直徑0.8h)至AISI4340鋼鍛件心部達到正火溫度完成組織轉變及均勻化，出爐採用軸流風機鼓風進行強制冷卻，提高鼓風機底座高度使其對準AISI4340鋼鍛件，用四臺鼓風機分別置於上下裝卡平臺兩側，從多個方位直接吹到AISI4340鋼鍛件上，迫使整個AISI4340鋼鍛件均勻快速冷卻至室溫；(2)淬火處理，獲得馬氏體組織將經步驟(1)正火處理後的AISI4340鋼鍛件入爐時爐溫為650°C，隨後預加熱至68(TC，預熱保溫5h消除內應力，隨後以80°C/h的速度加熱至淬火溫度900°C，保溫(每100mmAISI4340鋼鍛件有效橫截面直徑0.8h)至AISI4340鋼鍛件心部達到淬火溫度完成組織轉變及均勻化，出爐採用深冷，即低溫長時水冷方式，冷卻至室溫，其中水冷溫度為10°C，以有效截面尺寸單位為毫米，冷卻時間單位為秒計算，冷卻時間為AISI4340鋼鍛件有效截面尺寸的2倍；(3)回火處理，進行馬氏體分解及殘餘奧氏體的繼續轉變，使組織轉變完全，消除淬火應力，獲得細小均勻的回火索氏體組織將經步驟(2)淬火處理後的AISI4340鋼鍛件入爐時爐溫為650°C，隨後加熱至回火溫度65(TC，保溫(每100mmAISI4340鋼鍛件有效橫截面直徑1.5h)至AISI4340鋼鍛件心部達到回火溫度完成組織轉變及均勻化，出爐空冷至室溫。對照例3'與實施例3基本相同，不同之處在於正火後空冷；淬火時採用水淬油冷方式，以有效截面尺寸單位為毫米，冷卻時間單位為秒計算，水冷溫度為3(TC，水冷時間為AISI4340鋼鍛件有效截面尺寸的1倍，油冷溫度為20°C，油冷時間為AISI4340鋼鍛件有效截面尺寸的的9倍。將以上各實施例及相應的對照例產品按GB/T228和GB/T229標準進行測試，結果如下表常規工藝生產的產品(對照例l'3')，正火後空冷，冷卻速度慢，晶粒細化效果不好，且淬火冷卻時初始水溫高，冷卻係數小，淬火冷卻烈度差，造成強度和衝擊均低；而本發明工藝生產的產品(實施例13)，一方面正火後風冷，冷卻速度快，晶粒能夠很好地細化，並且消除粗大的片狀珠光體及均勻組織和成分，另一方面淬火時採用深冷，即低溫長時水冷方式，提高了冷卻速度和淬透深度，最大限度減少殘餘奧氏體含量，得到馬氏體組織，保證了淬火冷卻烈度又不過激，故強度和衝擊搭配良好，綜合力學性能高。實施例13與對照例1'3'產品測試數據6tableseeoriginaldocumentpage7備註各項目下所列數值為目標值；衝擊吸收功測試時，一個試片上取了三個縱向衝擊試樣，對應三個衝擊值。權利要求一種AISI4340鋼鍛件的熱處理工藝，包括正火、淬火和回火三個處理過程，其特徵在於正火後採用風冷；淬火後水冷溫度為10～20℃，以有效截面尺寸單位為毫米，冷卻時間單位為秒計算，冷卻時間為AISI4340鋼鍛件有效截面尺寸的2～3倍。2.如權利要求2所述的AISI4340鋼鍛件的熱處理工藝，其特徵在於風冷時，用四臺軸流鼓風機分別置於上下裝卡平臺兩側，從四個方位直接吹到AISI4340鋼鍛件上。3.如權利要求1或2所述的AISI4340鋼鍛件的熱處理工藝，其特徵在於正火、淬火和回火三個處理過程，具體操作如下(1)正火處理AISI4340鋼鍛件入爐時爐溫為室溫650°C，預熱至600680°C，保溫，隨後以2080°C/h的速度加熱至正火溫度86091(TC，保溫，出爐風冷至室溫；(2)淬火處理將經步驟(1)正火處理後的AISI4340鋼鍛件入爐，爐溫為室溫650°C，隨後預熱至600680°C，保溫，隨後以2080°C/h的速度加熱至淬火溫度85090(TC，保溫，出爐水冷至室溫；(3)回火處理將經步驟(2)淬火處理後的AISI4340鋼鍛件入爐，爐溫為室溫650°C，隨後加熱至回火溫度55065(TC，保溫，出爐空冷至室溫。4.如權利要求3所述的AISI4340鋼鍛件的熱處理工藝，其特徵在於步驟(1)中，加熱至預熱溫度後保溫35h。5.如權利要求4所述的AISI4340鋼鍛件的熱處理工藝，其特徵在於步驟(1)中，加熱至正火溫度後保溫時間為每100mmAISI4340鋼鍛件有效橫截面直徑0.8lh。6.如權利要求5所述的AISI4340鋼鍛件的熱處理工藝，其特徵在於步驟(2)中，加熱至預熱溫度後保溫35h。7.如權利要求6所述的AISI4340鋼鍛件的熱處理工藝，其特徵在於步驟(2)中，加熱至淬火溫度後保溫時間為每100mmAISI4340鋼鍛件有效橫截面直徑0.8lh。8.如權利要求7所述的AISI4340鋼鍛件的熱處理工藝，其特徵在於步驟(3)中，加熱至回火溫度後保溫時間為每100mmAISI4340鋼鍛件有效橫截面直徑1.52h。全文摘要本發明屬於低溫下使用的鋼鍛件產品生產
技術領域：
，公開了一種AISI4340鋼鍛件的熱處理工藝。正火後採用風冷；淬火後水冷溫度為10～20℃，以有效截面尺寸單位為毫米，冷卻時間單位為秒計算，冷卻時間為AISI4340鋼鍛件有效截面尺寸的2～3倍。本發明熱處理工藝處理可以在保證AISI4340鋼鍛件強度的同時，有效提高低溫衝擊韌性，從而延長使用壽命。文檔編號C21D1/28GK101787419SQ20101014277公開日2010年7月28日申請日期2010年3月8日優先權日2009年12月25日發明者李守傑,趙穎申請人:中原特鋼股份有限公司