低合金鋼鑄件的熱處理工藝的製作方法
2023-05-14 16:50:56
本發明涉及一種鑄件的熱處理工藝，具體涉及一種低合金鋼鑄件的熱處理工藝。
背景技術：
低合金鋼鑄件因具有高強度、高耐磨性等優點，逐步替代普通碳鋼件，廣泛應用於鑄造領域，尤其是ZG42CrMo、ZG35CrMo等材料，其強度是普通碳鋼的2-3倍。在實際應用中，需要合理選擇低合金鋼的強度、硬度及韌性。目前，低合金鋼鑄件的熱處理工藝一般採用正火-淬火-回火，其中淬火介質用淬火油，其比例按重量比1：10，即1噸鑄件放入10噸淬火油，以保證淬火效果，淬火油使用一段時間之後，鑄件的氧化粉末及介質油的碳化使淬火油粘度增大、油量減少，必須補加新的淬火油，以致油淬費用高；另一方面，由於油淬容易起火，帶來安全隱患，淬火時產生大量的有害物質，對環境造成汙染。常規的低合金鋼回火溫度為550-560℃，冷卻方式採用在溫度低於200℃時出爐冷卻，經上述熱處理工藝處理的低合金鋼鑄件韌性較差，彎曲角度低於80°，無法滿足高韌性的需求，且上述冷卻方式，在鑄件溫度處於200-400℃區間容易產生回火脆性，降低鑄件的機械性能。
技術實現要素：
本發明的目的在於針對現有技術的上述缺陷，提供一種低合金鋼鑄件的熱處理工藝，既滿足鑄件的強度和硬度需求，同時提高了鑄件的韌性，還降低了生產成本，減少了環境汙染。
本發明的目的可通過以下的技術措施來實現：一種低合金鋼鑄件的熱處理工藝，所述低合金鋼鑄件含有C、Si、Mn、Cr和Mo，其質量百分組成為C：0.38-0.43％、Si：0.30-0.60％、Mn：0.60-1.20％、Cr：0.80-1.20％、Mo：0.15-0.30％，所述熱處理工藝包括：
正火：將低合金鋼鑄件置於正火爐裡，升溫至870-890℃，保溫2.5-3小時，出爐風冷至室溫；
淬火：將低合金鋼鑄件置於淬火爐裡，升溫至850-870℃，保溫2.5-3小時，出爐水冷至室溫；
回火：將低合金鋼鑄件置於回火爐裡，升溫至700-710℃，保溫2.5-3小時，出爐空冷至室溫。
本發明另外提供了經上述低合金鋼鑄件的熱處理工藝所得鑄件，其抗拉強度在690-830MPa，彎曲角度為180°，硬度HB為220-250。
本發明的低合金鋼鑄件的熱處理工藝提高了低合金鋼鑄件的回火溫度，並採用直接出爐空冷的方式，處理後的低合金鋼鑄件既滿足強度和硬度需求，同時提高了鑄件的韌性；本發明的低合金鋼鑄件的熱處理工藝之淬火步驟中使用水冷的方式，降低了生產成本，減少了環境汙染及安全隱患。
具體實施方式
本發明實施例提供了一種低合金鋼鑄件的熱處理工藝，其中，所述低合金鋼鑄件含有C、Si、Mn、Cr和Mo，其質量百分組成為C：0.38-0.43％、Si：0.30-0.60％、Mn：0.60-1.20％、Cr：0.80-1.20％、Mo：0.15-0.30％。
ZG42CrMo或與其材質相似的低合金鋼鑄件均適用於本發明實施例的低合金鋼的熱處理工藝。
所述熱處理工藝包括如下步驟：
步驟S101、正火：將低合金鋼鑄件置於正火爐裡，升溫至870-890℃，保溫2.5-3小時，出爐風冷至室溫；
步驟S102、淬火：將低合金鋼鑄件置於淬火爐裡，升溫至850-870℃，保溫2.5-3小時，出爐水冷至室溫；
步驟S103、回火：將低合金鋼鑄件置於回火爐裡，升溫至700-710℃，保溫2.5-3小時，出爐空冷至室溫。
本發明的低合金鋼鑄件的熱處理工藝提高了低合金鋼鑄件的回火溫度至700-710℃，並採用直接出爐空冷的方式，處理後的低合金鋼鑄件既滿足強度和硬度需求，同時提高了鑄件的韌性；本發明的低合金鋼鑄 件的熱處理工藝中淬火步驟中使用水冷的方式，降低了生產成本，減少了環境汙染，減少了安全隱患。
實施例1：本實施例的低合金鋼鑄件的熱處理工藝步驟如下：
(1)正火：將低合金鋼鑄件置於正火爐裡，升溫至870℃，保溫3小時，出爐風冷至室溫；
(2)淬火：將低合金鋼鑄件置於淬火爐裡，升溫至850℃，保溫2.5小時，出爐水冷至室溫；
(3)回火：將低合金鋼鑄件置於回火爐裡，升溫至700℃，保溫3小時，出爐空冷至室溫。
實施例2：本實施例的低合金鋼鑄件的熱處理工藝步驟如下：
(1)正火：將低合金鋼鑄件置於正火爐裡，升溫至880℃，保溫2.5小時，出爐風冷至室溫；
(2)淬火：將低合金鋼鑄件置於淬火爐裡，升溫至860℃，保溫3小時，出爐水冷至室溫；
(3)回火：將低合金鋼鑄件置於回火爐裡，升溫至710℃，保溫3小時，出爐空冷至室溫。
實施例3：本實施例的低合金鋼鑄件的熱處理工藝步驟如下：
(1)正火：將低合金鋼鑄件置於正火爐裡，升溫至890℃，保溫3小時，出爐風冷至室溫；
(2)淬火：將低合金鋼鑄件置於淬火爐裡，升溫至870℃，保溫3小時，出爐水冷至室溫；
(3)回火：將低合金鋼鑄件置於回火爐裡，升溫至710℃，保溫2.5小時，出爐空冷至室溫。
對比例1：本對比例的低合金鋼鑄件的熱處理工藝步驟如下：
(1)正火：將低合金鋼鑄件置於正火爐裡，升溫至870-890℃，保溫2.5-3小時，出爐風冷至室溫；
(2)淬火：將低合金鋼鑄件置於淬火爐裡，升溫至850-870℃，保溫2.5-3小時，出爐侵入淬火油介質中冷卻至室溫；
(3)回火：將低合金鋼鑄件置於回火爐裡，升溫至550-560℃，保溫2.5-3小時，爐冷至200℃，出爐空冷至室溫。
對比例2：本對比例的低合金鋼鑄件的熱處理工藝步驟如下：
(1)正火：將低合金鋼鑄件置於正火爐裡，升溫至870-890℃，保溫2.5-3小時，出爐風冷至室溫；
(2)淬火：將低合金鋼鑄件置於淬火爐裡，升溫至850-870℃，保溫2.5-3小時，出爐水冷至室溫；
(3)回火：將低合金鋼鑄件置於回火爐裡，升溫至550-560℃，保溫2.5-3小時，出爐空冷至室溫。
對比例3：本對比例的低合金鋼鑄件的熱處理工藝步驟如下：
(1)正火：將低合金鋼鑄件置於正火爐裡，升溫至870-890℃，保溫2.5-3小時，出爐風冷至室溫；
(2)淬火：將低合金鋼鑄件置於淬火爐裡，升溫至850-870℃，保溫2.5-3小時，出爐水冷至室溫；
(3)回火：將低合金鋼鑄件置於回火爐裡，升溫至580-600℃，保溫2.5-3小時，出爐空冷至室溫。
對比例4：本對比例的低合金鋼鑄件的熱處理工藝步驟如下：
(1)正火：將低合金鋼鑄件置於正火爐裡，升溫至870-890℃，保溫2.5-3小時，出爐風冷至室溫；
(2)淬火：將低合金鋼鑄件置於淬火爐裡，升溫至850-870℃，保溫2.5-3小時，出爐水冷至室溫；
(3)回火：將低合金鋼鑄件置於回火爐裡，升溫至630-650℃，保溫2.5-3小時，出爐空冷至室溫。
對比例5：本對比例的低合金鋼鑄件的熱處理工藝步驟如下：
(1)正火：將低合金鋼鑄件置於正火爐裡，升溫至870-890℃，保溫2.5-3小時，出爐風冷至室溫；
(2)淬火：將低合金鋼鑄件置於淬火爐裡，升溫至850-870℃，保溫2.5-3小時，出爐水冷至室溫；
(3)回火：將低合金鋼鑄件置於回火爐裡，升溫至670-690℃，保溫2.5-3小時，出爐空冷至室溫。
將實施例1-3、對比例1-5所得低合金鋼鑄件的機械性能進行對比，其中，表1為低合金鋼鑄件經不同熱處理工藝的化學成分，表2為低合金鋼鑄件經不同熱處理工藝的機械性能。
表1 低合金鋼鑄件經不同熱處理工藝的化學成分
表2 低合金鋼鑄件經不同熱處理工藝的機械性能
由表1和表2可知，應用本發明實施例1-3中低合金鋼鑄件的熱處理工藝，所得鑄件的抗拉強度為822.3-829.3MPa，彎曲角度為180°，硬度HB為220-250。應用本實施例的熱處理工藝所得鑄件機械性能與對比例1-5相比，抗拉強度、屈服強度和硬度略有降低，但完全能滿足實際應用需求(690-830MPa)；彎曲角度有了大幅度的提高，鑄件的韌性得到增強。本發明實施例的熱處理工藝中淬火冷卻時使用水作為介質，由於水的粘度小、流動性好、蓄熱係數大於淬火油，因此，鑄件與水的重量比最少可以按1：(5-6)，水的使用量與淬火油相比減少了近50％；由於水的密度大於淬火油，因此，水淬所需的容池體積較油淬也要小很多，可減少設備的佔地面積及建造成本；在連續作業時，由於水的散熱能力好，使用量的減少，循環冷卻淬火介質的成本下降，生產效率提高；由於水淬沒有油淬起火的安全隱患，減少了消防成本；水淬不產生煙霧，無環境汙染，改善工作環境，減少室內排煙設備及其維修成本。本發明實施例的熱處理工藝中回火後進行冷卻採用的是直接空冷的方式，即消除了隨爐冷卻時200℃-400℃時產生回火脆性傾向，又克服了因水冷過急硬度增高導致韌性下降的缺點，提高鑄件機械性能。以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任 何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。