高強度鋼製薄壁件真空熱處理工藝的製作方法

2023-09-12 10:40:00

專利名稱：高強度鋼製薄壁件真空熱處理工藝的製作方法
技術領域：
本發明屬於真空熱處理領域，具體涉及一種高強度鋼製薄壁件真空熱處理工藝。
背景技術：
真空熱處理(高壓氣淬)具有無氧化、無脫碳、脫脂、變形小、自動化高、光潔度好等優點，是熱處理行業長期以來追求的一種金屬熱加工方式。真空熱處理(高壓氣淬)已廣泛應用於模具鋼熱處理，但很少應用在高強度結構鋼熱處理。目前國內在高強度結構鋼熱處理方面，特別是高強度鋼製小件，主要還是依靠鹽浴加熱等溫淬火熱處理工藝，此工藝是利用箱式爐預熱，鹽浴加熱保溫，鹼(硝鹽)浴等溫淬火，該工藝操作流程繁瑣、人為因素多、勞動強度大、安全係數小、成本高、有氧化、光潔度差、尺寸精度不高。

發明內容
為此，本發明的目的是提供一種高強度鋼製薄壁件真空熱處理工藝，該工藝能夠提高高強度鋼製薄壁件的硬度均勻性、強度和尺寸精度。為解決上述技術問題，本發明採取以下具體技術方案
一種高強度鋼製薄壁件真空熱處理工藝，包括真空淬火、真空回火；真空淬火是在1. 33X IO^4Pa 1. 33X KT2Pa真空度，以12°C /分鐘加熱至650°C保溫25分鐘後，再以15°C /分鐘加熱至870°C 880°C保溫30 35分鐘，之後向爐內充入7 9bar高純度氮氣進行氣壓淬火，冷卻至50°C 60°C ；真空回火是在1. 33 X KT4Pa 1. 33 X IO^2Pa真空度，向爐內充入1 1. 5bar高純度氮氣後，再以15°C /分鐘對流加熱至回火溫度保溫1. 5 2小時，之後向爐內充入3 4bar高純度氮氣進行氣壓冷卻，冷至50°C 60°C出爐。這種工藝得到的鋼製薄壁件的抗拉強度在1550Mpa以上，斷後伸長率在10%以上。在高強度結構鋼製薄壁件熱處理中，採用真空熱處理(高壓氣淬)工藝，在高真空度中以一定的加熱速度加熱並保溫，之後向爐內充入7bar以上高純度隊進行氣壓淬火，然後在Ibar左右高純度N2的保護下進行對流加熱並保溫，最後向爐內充入!Bbar左右高純度N2進行回火冷卻，這種工藝不僅避免了鹽浴加熱等溫淬火熱處理工藝的缺點，而且抗拉強度和斷後伸長率分別可達到1570Mpa和10%以上，提高了鋼製薄壁件綜合機械性能，採用上述技術方案的高強度鋼製薄壁件真空熱處理工藝方法，其特點是
1.加熱溫度高於現行等溫淬火加熱溫度，從而能使高強度鋼中鉻、鉬、釩、鎳、錳、矽等元素充分溶入奧氏體中，因此固溶強化效果增加，體現為薄壁件硬度和硬度均勻性增加。2.真空淬火冷卻介質採用高純度氮氣，淬火壓力為7 9bar，其冷卻速度接近於油淬速度，從而使高強度鋼充分發生馬氏體相變，因此相變強化效果增加，體現為薄壁件抗拉強度增加。3.薄壁件真空淬火加熱過程中，真空度控制在1. 33 X IO^4Pa 1. 33 X W2Pa,加熱速度控制在12°C /分鐘 15°C /分鐘，並在650°C保溫25分鐘進行預熱，從而使薄壁件均勻加熱、表面無脫碳、無氧化、脫氣、脫脂，因此尺寸精度高，表面無汙染。4.相比鹽浴加熱等溫淬火工藝操作過程，真空熱處理工藝操作過程自動化程度高，可避免人工冷卻操作、清洗操作、淬火冷卻時鹽液濺出傷人現象，從而形成大批量生產和降低生產成本。綜上所述，本發明工藝與現有技術相比，可增加高強度鋼固溶強化效果和相變強化效果，從而增加薄壁件的硬度、硬度均勻性和抗拉強度，消除人工冷卻操作和清洗操作，降低生產成本，提高生產生產效率。


下面結合附圖與具體實施方式
，對本發明作進一步詳細說明。圖1是本發明高強度鋼製薄壁件真空熱處理工藝曲線。圖2是本發明高強度鋼製薄壁件支承筒結構圖。圖3是本發明高強度鋼製薄壁件擋板結構圖。
具體實施例方式一種高強度鋼製薄壁件真空熱處理工藝，包括真空淬火、真空回火；真空淬火是在1. 33X IO^4Pa 1. 33X KT2Pa真空度，以12°C /分鐘加熱至650°C保溫25分鐘後，再以15°C /分鐘加熱至870°C 880°C保溫30 35分鐘，之後向爐內充入7 9bar高純度氮氣進行氣壓淬火，冷卻至50°C 60°C ；真空回火是在1. 33 X KT4Pa 1. 33 X IO^2Pa真空度，向爐內充入1 1. 5bar高純度氮氣後，再以15°C /分鐘對流加熱至回火溫度保溫1. 5 2小時，之後向爐內充入3 4bar高純度氮氣進行氣壓冷卻，冷至50°C 60°C出爐。參看圖1，其中橫坐標是時間(分鐘)坐標，縱坐標是溫度(°C)坐標。高強度鋼製薄壁件真空淬火是在真空度1. 33 X IO^4Pa 1. 33 X IO^2Pa中，以12°C /分鐘加熱至650°C保溫25分鐘後，再以15°C /分鐘加熱至870°C 880°C保溫30 35分鐘，之後向爐內充入7 9bar高純度氮氣進行氣壓淬火，冷卻至50°C 60°C;真空回火是在1. 33 X KT4Pa 1. 33 X 10 真空度，向內爐充入1 1. 5bar高純度氮氣後，再以15°C /分鐘對流加熱至回火溫度保溫1. 5 2小時，之後向爐內充入3 4bar高純度氮氣進行氣壓冷卻，冷至50°C 60°C出爐。當熱處理高強度鋼製薄壁件(支承筒，參看圖2，材料35CrMnSiA)時，真空淬火是在1. 33X 10_4Pa 1. 33X IO^2Pa真空度，以12°C /分鐘加熱至650°C保溫25分鐘後，再以15°C /分鐘加熱至870°C保溫35分鐘，之後向爐內充入8. 5bar高純度氮氣進行氣壓淬火，冷卻至60°C ；真空回火是在1. 33X KT4Pa 1. 33X KT2Pa真空度，向爐內充入Ibar高純度氮氣後，再以15°C /分鐘對流加熱至290°C 310°C保溫2小時，之後向爐內充入!Bbar高純度氮氣進行氣壓冷卻，冷至50°C 60°C出爐。當熱處理高強度鋼製薄壁件(擋板，見圖3，材料45CrNiMolVA)時，真空淬火是在1.33X 10-4! 1.33X 10-2! 真空度，以12°C /分鐘加熱至650°C保溫25分鐘後，再以15°C /分鐘加熱至880°C保溫30分鐘，之後向爐內充入Sbar高純度氮氣進行氣壓淬火，冷卻至60°C;真空回火是在1.33X KT4Pa 1.33X KT2Pa真空度，向爐內充入Ibar高純度氮氣後，再以15°C /分鐘對流加熱至490°C 510°C保溫1. 5小時，之後向爐內充入!Bbar高純度氮氣進行氣壓冷卻，冷至50°C 60°C出爐。實施例1 高強度鋼製薄壁件支承筒，見附圖2，材料35CrMnSiA，使用航空洗滌汽油清洗乾淨，之後經晾乾後進行真空熱處理。真空淬火時，當真空度達到3. 51 X 後，以12°C /分鐘加熱至650°C保溫25分鐘後，再以15°C /分鐘加熱至870°C保溫35分鐘，之後向爐內充入8. 5bar高純度氮氣進行氣壓淬火，冷卻至60°C，然後直接進行真空回火；真空回火時，當真空度達到3. 32 X KT3Pa後，向爐內充入Ibar高純度氮氣，再以15°C /分鐘對流加熱至290°C 310°C保溫2小時，之後向爐內充入!Bbar高純度氮氣進行氣壓冷卻，冷至50°C 60°C出爐。出爐薄壁件經塗油防鏽後進行硬度、尺寸檢測，並對隨爐試樣進行拉伸試驗。實施例2 高強度鋼製薄壁件擋板，見附圖3，材料45CrNiMolVA，真空淬火時，當真空度達到4. 51 X 10』a後，以12°C /分鐘加熱至650°C保溫25分鐘後，再以15°C /分鐘加熱至880°C保溫30分鐘，之後向爐內充入8bar高純度氮氣進行氣壓淬火，冷卻至60°C，然後直接進行真空回火；真空回火時，當真空度達到4. 32X 10 後，向爐內充入Ibar高純度氮氣後，再以15°C /分鐘對流加熱至490°C 510°C保溫1. 5小時，之後向爐內充入3bar高純度氮氣進行氣壓冷卻，冷至50°C 60°C出爐。出爐薄壁件經塗油防鏽後進行硬度、尺寸檢測，並對隨爐試樣進行拉伸試驗。 下表列出了上述實施例的材質、規格、裝爐量及真空熱處理工藝參數表。
表1實施例的材質、規格、裝爐量及真空熱處理工藝參數
權利要求
1. 一種高強度鋼製薄壁件真空熱處理工藝，包括真空淬火、真空回火；其特徵在於真空淬火是在1. 33 X IO-4Pa 1. 33 X KT2Pa真空度，以12°C /分鐘加熱至650°C保溫25分鐘後，再以15°C /分鐘加熱至870°C 880°C保溫30 35分鐘，之後向爐內充入7 9bar高純度氮氣進行氣壓淬火，冷卻至50°C 60°C ；真空回火是在1. 33Χ10_4!^ 1. 33X IO^2Pa真空度，向爐內充入1 1. 5bar高純度氮氣後，再以15°C /分鐘對流加熱至回火溫度保溫1. 5 2小時，之後向爐內充入3 4bar高純度氮氣進行氣壓冷卻，冷至50°C 60°C出爐。
全文摘要
本發明公開了一種高強度鋼製薄壁件真空熱處理工藝，該高強度鋼製薄壁件真空熱處理工藝包括真空淬火、真空回火。真空淬火是在1.33×10-4Pa～1.33×10-2Pa真空度，加熱至650℃保溫25分鐘後，再加熱至870℃～880℃保溫30～35分鐘，之後向爐內充入7～9bar高純度氮氣進行氣壓淬火，冷卻至50℃～60℃；真空回火是在1～1.5bar高純度氮氣保護下，對流加熱至回火溫度保溫1.5～2小時，之後向爐內充入3～4bar高純度氮氣進行氣壓冷卻，冷至低溫出爐。本發明的優點在於高強度鋼製薄壁件真空熱處理表面無氧化、無脫碳，尺寸精度高，硬度均勻，強度高，成本低。
文檔編號C21D1/773GK102560037SQ20111045352
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月30日 優先權日2011年12月30日
發明者楊有才, 柯美武, 謝宏, 郭十奇, 馬金海 申請人:豫西工業集團有限公司