一種軸的中頻感應(yīng)調(diào)質(zhì)熱處理方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種軸的中頻感應(yīng)調(diào)質(zhì)熱處理方法，包括以下步驟：步驟1,采用環(huán)形加熱感應(yīng)器對待處理工件進(jìn)行連續(xù)中頻感應(yīng)加熱；工件在環(huán)形加熱感應(yīng)器中的行進(jìn)速度為60～300mm/min；步驟2,利用設(shè)置在環(huán)形加熱感應(yīng)器后方的環(huán)形冷卻裝置對完成加熱的工件噴施水溶性淬火液進(jìn)行連續(xù)淬火冷卻；所述連續(xù)淬火冷卻采用三級冷卻；步驟3,將淬火后的工件放入加熱爐中進(jìn)行中溫回火，回火溫度為500±50℃，保溫時間120～250min；回火后空氣冷卻得到工件成品。本發(fā)明方法解決了目前大規(guī)格工程機(jī)械用銷軸/油缸軸產(chǎn)品調(diào)質(zhì)熱處理工序中的變形量較大、制造周期長和生產(chǎn)成本高的問題。
【專利說明】一種軸的中頻感應(yīng)調(diào)質(zhì)熱處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于金屬熱處理【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種工程機(jī)械用銷軸或工程機(jī)械用油缸軸的中頻感應(yīng)調(diào)質(zhì)熱處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著工程機(jī)械設(shè)計(jì)和制造技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，大型號工程機(jī)械的需求量大幅度增長，對其中的銷軸/油缸軸等關(guān)鍵零件的技術(shù)和質(zhì)量要求不斷提高。其中銷軸既具有銷的定位固定作用又具有軸的支承回轉(zhuǎn)零件，是傳遞運(yùn)動和動力的關(guān)鍵零件；而由于油缸軸工作時既受重力、切削力和擠壓力的交變作用又處于高溫高腐蝕的環(huán)境中，是液壓設(shè)備中的易損件。總之，在銷軸/油缸軸的制造過程中，不僅是為了使其后續(xù)的表面淬火和鍍鉻后好的金相制造準(zhǔn)備，也為了在力學(xué)性能上具有良好的強(qiáng)韌性，所以，制造過程中的調(diào)質(zhì)熱處理工序是非常重要的工序。
[0003]傳統(tǒng)的調(diào)質(zhì)熱處理工序是采用井式電阻爐或燃?xì)鉅t進(jìn)行加熱，保溫一段時間后，采用冷卻介質(zhì)(淬火油或其它冷卻介質(zhì))進(jìn)行冷卻，得到淬火馬氏體組織后進(jìn)行回火處理。熱處理后變形量較大(5mm~15mm),熱處理后需要反復(fù)校直和去應(yīng)力回火,造成產(chǎn)品制造周期較長，而且經(jīng)常發(fā)生在后續(xù)機(jī)加過程中的變形及應(yīng)力導(dǎo)致的廢品出現(xiàn)，使制造成本增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種軸的中頻感應(yīng)調(diào)質(zhì)熱處理方法，以解決目前大規(guī)格工程機(jī)械用銷軸/油缸軸產(chǎn)品調(diào)質(zhì)熱處理工序中的工件變形量較大、制造周期長和生產(chǎn)成本高的問題。
[0005]一種軸的中頻感應(yīng)調(diào)質(zhì)熱處理方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟:
[0006]步驟1，采用2~3組，長度為1.0~2.0m的環(huán)形加熱感應(yīng)器對待處理工件進(jìn)行連續(xù)中頻感應(yīng)加熱；設(shè)置加熱溫度為860±5°C、中頻電流頻率為400~800Hz，工件在環(huán)形加熱感應(yīng)器中的行進(jìn)速度為60~300mm/min ；
[0007]步驟2，利用設(shè)置在環(huán)形加熱感應(yīng)器后方的環(huán)形冷卻裝置對完成加熱的工件噴施水溶性淬火液進(jìn)行連續(xù)淬火冷卻；所述連續(xù)淬火冷卻采用三級冷卻，淬火介質(zhì)的水壓分別為:0.050±0.002MPa、0.025±0.002MPa 和 0.025±0.002Mpa ；
[0008]步驟3，將淬火后的工件放入加熱爐中進(jìn)行中溫回火，回火溫度為500±50°C，保溫時間120~250min ;回火后空氣冷卻得到工件成品。
[0009]本發(fā)明的有益效果是:
[0010]1、工件在感應(yīng)器中不旋轉(zhuǎn)，且在冷卻時也不旋轉(zhuǎn)為簡化工裝和工藝提供了條件，而且不旋轉(zhuǎn)能夠保證加熱及冷卻的均勻性，是本發(fā)明技術(shù)進(jìn)步的表現(xiàn)。
[0011] 2、感應(yīng)器為2~3組，每組1.0~2.0m,是為了降低總負(fù)荷，電能損耗小，而且分組后有利于維修保養(yǎng)。[0012]3、中頻電流頻率為400~800Hz，是因?yàn)楸景l(fā)明優(yōu)選的工件加工范圍是45mm~165mm，要獲得深加熱層必須降低頻率(加熱深度與頻率成反比)。
[0013]4、本發(fā)明采用工件移動，速度為60~300mm，比現(xiàn)有技術(shù)處理速度更快；此外工件處理速度的調(diào)整的范圍比更寬，有利于滿足更廣泛的需求。
[0014]采用本發(fā)明方法熱處理后產(chǎn)品的1/2R處的機(jī)械性能指標(biāo)如下:
[0015]①抗拉強(qiáng)度≥735MPa
[0016]②屈服強(qiáng)度≥540MPa
[0017]③伸長率≥15%
[0018]④沖擊韌性(J/cm2)≥40
[0019]⑤表面硬度HDNS BR3.5-3.9
[0020]⑥奧氏體結(jié)晶粒度(1/4R部)> 7,最聞與最低級別之差不超過3級。
[0021]如上所述的軸的中頻感應(yīng)調(diào)質(zhì)熱處理方法，進(jìn)一步，所述工件的直徑為45~165mm0
[0022]如上所述的軸的中頻感應(yīng)調(diào)質(zhì)熱處理方法，進(jìn)一步，所述工件為銷軸，其材質(zhì)的典型化學(xué)成分的質(zhì)量百分比組成為:c:0.39~0.44、Mn:0.80~1.10、P:0.040MAX、S:
0.050MAX、Si:0.15 ~0.35、B:0.0005 ~-0.003 ;或者，
[0023]所述工件為油缸軸，其材質(zhì)的典型化學(xué)成分的質(zhì)量百分比組成為:C:0.45~
0.51、Mn:0.60 ~0.90、P:0.040MAX、S:0.050MAX、S1:0.15 ~0.35。
[0024]如上所述的軸的中頻感應(yīng)調(diào)質(zhì)熱處理方法，進(jìn)一步，環(huán)形加熱感應(yīng)器與待處理工件的間隙為10~30mm ;環(huán)形加熱感應(yīng)器與環(huán)形冷卻裝置的距離200~400mm。
[0025]采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是:感應(yīng)器與工件的間隙為10~30mm，使本發(fā)明方法能夠適應(yīng)不同規(guī)格原材料的調(diào)質(zhì)而不用換感應(yīng)器，所以能力強(qiáng)、效率高；另外，也可以滿足不同彎曲度原材料直接調(diào)質(zhì)的要求。
[0026]如上所述的軸的中頻感應(yīng)調(diào)質(zhì)熱處理方法，進(jìn)一步，水溶性淬火液為PAG淬火液。
[0027]如上所述的軸的中頻感應(yīng)調(diào)質(zhì)熱處理方法，進(jìn)一步，所述中溫回火環(huán)節(jié)優(yōu)選回火溫度為510±10°C，保溫時間230~250min。
[0028]本發(fā)明的處理工藝中采用中頻感應(yīng)調(diào)質(zhì)熱處理方法，采用本發(fā)明方法熱處理后工件，特別是大尺寸工件的機(jī)械性能、晶粒度和金相組織均滿足技術(shù)要求，特別是細(xì)晶粒度使機(jī)械性能相對有較大改善。處理能耗降低48%以上，而且不再需要夾具與焊吊環(huán)等淬火掛具，操作者的勞動強(qiáng)度也極大地降低、工作環(huán)境得到改善。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1處理后的工件1/2R的金相組織示意圖；
[0030]圖2為本發(fā)明實(shí)施例1處理后的工件1/2R的金相組織示意圖；
[0031]圖3為本發(fā)明實(shí)施例2處理后的工件1/2R的金相組織示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]以下結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0033]實(shí)施例1
[0034]銷軸材料的化學(xué)成分(質(zhì)量百分比)C:0.39~0.44、Mn:0.80~1.10、P:
0.040MAX、S:0.050MAX、S1:0.15 ~0.35、B:0.0005 ~-0.003。
[0035]采用中頻感應(yīng)調(diào)質(zhì)熱處理方法:在確定毛坯料的材質(zhì)、規(guī)格符合技術(shù)要求后，檢查工件表面是否有缺陷、倒角、裝樣件。
[0036]步驟1，采用3組，長度為1.0m的環(huán)形加熱感應(yīng)器對待處理工件進(jìn)行連續(xù)中頻感應(yīng)加熱；設(shè)置加熱溫度為850°C、中頻電流頻率為460Hz，工件在環(huán)形加熱感應(yīng)器中的行進(jìn)速度為 200mm/min ；
[0037]步驟2，利用設(shè)置在環(huán)形加熱感應(yīng)器后方的環(huán)形冷卻裝置對完成加熱的工件噴施水溶性淬火液進(jìn)行連續(xù)淬火冷卻；所述連續(xù)淬火冷卻采用三級冷卻，淬火介質(zhì)的水壓分別為:0.050MPa、0.025MPa和 0.025Mpa ；
[0038]步驟3，將淬火后的工件放入加熱爐中進(jìn)行中溫回火，回火溫度為500°C，保溫時間160min ;回火后空氣冷卻得到工件成品。
[0039]采用以上工藝進(jìn)行感應(yīng)調(diào)質(zhì)熱處理后，銷軸的機(jī)械性能、晶粒度和金相組織要求滿足技術(shù)要求，經(jīng)檢測:抗拉強(qiáng)度921Mpa、屈服強(qiáng)度790Mpa、伸長率17%、表面硬度HDNSBR3.7 ；1/2R的金相組織如圖1和圖2所示，圖1表明1/2R處晶粒度9~9.5級。工件的徑向跳動< 1.5mm。
[0040]實(shí)施例2
[0041]油缸軸材料的化學(xué)成分(質(zhì)量百分比)C:0.45~0.51、Mn:0.60~0.90、P:
0.040MAX、S:0.050MAX、S1:0.15 ~0.35。
[0042]采用中頻感應(yīng)調(diào)質(zhì)熱處理方法:在確定毛坯料的材質(zhì)、規(guī)格符合技術(shù)要求后，檢查工件表面是否有缺陷、倒角、裝樣件。
[0043]步驟1，采用2組，長度為1.0m的環(huán)形加熱感應(yīng)器對待處理工件進(jìn)行連續(xù)中頻感應(yīng)加熱；設(shè)置加熱溫度為870°C、中頻電流頻率為440Hz，工件在環(huán)形加熱感應(yīng)器中的行進(jìn)速度為 150mm/min ；
[0044]步驟2，利用設(shè)置在環(huán)形加熱感應(yīng)器后方的環(huán)形冷卻裝置對完成加熱的工件噴施水溶性淬火液進(jìn)行連續(xù)淬火冷卻；所述連續(xù)淬火冷卻采用三級冷卻，淬火介質(zhì)的水壓分別為:0.050MPa、0.025MPa和 0.025Mpa ；
[0045]步驟3，將淬火后的工件放入加熱爐中進(jìn)行中溫回火，回火溫度為500°C，保溫時間160min ;回火后空氣冷卻得到工件成品。
[0046]采用以上工藝進(jìn)行感應(yīng)調(diào)質(zhì)熱處理后，銷軸的機(jī)械性能、晶粒度(8.5~9級)和金相組織要求滿足技術(shù)要求，經(jīng)檢測:
[0047]
【權(quán)利要求】
1.一種軸的中頻感應(yīng)調(diào)質(zhì)熱處理方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟: 步驟1，采用2~3組，長度為1.0~2.0m的環(huán)形加熱感應(yīng)器對待處理工件進(jìn)行連續(xù)中頻感應(yīng)加熱；設(shè)置加熱溫度為860 ± 5 °C、中頻電流頻率為400~800Hz，工件在環(huán)形加熱感應(yīng)器中的行進(jìn)速度為60~300mm/min ； 步驟2，利用設(shè)置在環(huán)形加熱感應(yīng)器后方的環(huán)形冷卻裝置對完成加熱的工件噴施水溶性淬火液進(jìn)行連續(xù)淬火冷卻；所述連續(xù)淬火冷卻采用三級冷卻，淬火介質(zhì)的水壓分別為:0.050±0.002MPa、0.025±0.002MPa 和 0.025±0.002Mpa ； 步驟3，將淬火后的工件放入加熱爐中進(jìn)行中溫回火，回火溫度為500±50°C，保溫時間120~250min ;回火后空氣冷卻得到工件成品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸的中頻感應(yīng)調(diào)質(zhì)熱處理方法，其特征在于，所述工件的直徑為45~165mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸的中頻感應(yīng)調(diào)質(zhì)熱處理方法，其特征在于，所述工件為銷軸，其材質(zhì)的典型化學(xué)成分的質(zhì)量百分比組成為:c:0.39~0.44、Mn:0.80~1.10、P:0.040MAX、S:0.050MAX、Si:0.15 ~0.35、B:0.0005 ~-0.003 ;或者， 所述工件為油缸軸，其材質(zhì)的典型化學(xué)成分的質(zhì)量百分比組成為:c:0.45~0.51、Mn:0.60 ~0.90、P:0.040MAX、S:0.050MAX、S1:0.15 ~0.35。
4.根據(jù)權(quán)利要求 1所述的軸的中頻感應(yīng)調(diào)質(zhì)熱處理方法，其特征在于，環(huán)形加熱感應(yīng)器與待處理工件的間隙為10~30mm ;環(huán)形加熱感應(yīng)器與環(huán)形冷卻裝置的距離200~400mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸的中頻感應(yīng)調(diào)質(zhì)熱處理方法，其特征在于，水溶性淬火液為PAG淬火液。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸的中頻感應(yīng)調(diào)質(zhì)熱處理方法，其特征在于，所述中溫回火環(huán)節(jié)優(yōu)選回火溫度為510±10°C，保溫時間230~250min。
【文檔編號】C21D1/42GK103993153SQ201410188156
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年5月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月6日
【發(fā)明者】鄭偉, 張力 申請人:煙臺首鋼東星集團(tuán)有限公司