本發(fā)明屬于熱處理技術(shù)領(lǐng)域，是一種使20CrMnTiH制件經(jīng)鍛造余熱等溫正火獲得正常顯微組織(無(wú)針狀鐵素體)以及性能的熱處理方法。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，隨著對(duì)能源節(jié)約和環(huán)境保護(hù)意識(shí)的提高，現(xiàn)代工業(yè)的快速面臨著巨大的挑戰(zhàn)。如何在生產(chǎn)過(guò)程中環(huán)保節(jié)能，同時(shí)又能提高生產(chǎn)效率以及產(chǎn)品質(zhì)量，已經(jīng)成為當(dāng)今工業(yè)快速發(fā)展的頭等大事。經(jīng)試驗(yàn)表明，與目前國(guó)內(nèi)企業(yè)廣泛使用的普通正火或等溫正火相比，利用鍛造余熱精確控制等溫正火的鍛件，每噸可以節(jié)約電能400kW·h。而且產(chǎn)品質(zhì)量又有了大幅度提高，如切削加工性提高，尤其是又延長(zhǎng)了昂貴的齒輪刀具的使用壽命，而且齒輪最終熱處理后的變形減小和變形規(guī)律穩(wěn)定。

20CrMnTiH由于具有良好的加工性，加工變形微小，較高的抗疲勞性能，廣泛地用來(lái)制造汽車齒輪。然而實(shí)踐表明，目前對(duì)20CrMnTiH實(shí)施鍛造余熱等溫處理是相當(dāng)困難的。這是由于，從停鍛溫度冷卻到A_r3線時(shí)，冷卻速度過(guò)快，會(huì)形成針狀的鐵素體。由于鍛造的停鍛溫度較高，奧氏體晶粒較為粗大，當(dāng)奧氏體冷卻速度過(guò)快，鐵素體會(huì)沿著奧氏體的晶界析出，并且沿著奧氏體的一定晶面向晶內(nèi)生長(zhǎng)，呈針狀析出。針狀鐵素體使鋼的力學(xué)性能尤其是塑性和沖擊韌性顯著降低，同時(shí)使脆性增加，并且在最終的熱處理過(guò)程中會(huì)有增大變形的傾向。也就是說(shuō)，若對(duì)20CrMnTiH采用鍛造余熱進(jìn)行等溫正火處理，如何消除鍛造后極易形成的針狀鐵素體是實(shí)現(xiàn)其工藝至關(guān)重要的前提。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決20CrMnTiH鍛造余熱等溫正火針狀鐵素體極易出現(xiàn)的問(wèn)題，本發(fā)明提出一種新型熱處理工藝。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案是：一種消除20CrMnTiH鍛造余熱等溫正火產(chǎn)生針狀鐵素體的熱處理工藝，具體步驟如下：

第一步：將20CrMnTiH坯料加熱，對(duì)坯料進(jìn)行熱鍛；

第二步：將終鍛后的20CrMnTiH鍛坯放置在保溫箱內(nèi)進(jìn)行冷卻，控制冷卻速度和冷卻時(shí)間；

第三步：將冷卻完后的鍛坯取出，控制冷卻速度以及冷卻時(shí)間；

第四步：在相應(yīng)的正火溫度下，將鍛坯放入電阻爐中保溫一定的時(shí)間；

第五步：鍛坯從爐中取出，空冷至室溫。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：

1.可以節(jié)約大量的電能；

2.可以提高工作效率，降低廢品率；

3.可以將20CrMnTiH的硬度嚴(yán)格的控制在160～190HB之間。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的鍛造余熱等溫正火工藝。

圖2為經(jīng)本發(fā)明鍛造余熱等溫正火工藝處理后的不同倍數(shù)的顯微組織。

圖3為普通的鍛造余熱等溫正火的不同倍數(shù)的顯微組織。

圖4為經(jīng)本發(fā)明的鍛造余熱等溫正火處理的布氏硬度。

圖5為普通的鍛造余熱等溫正火的布氏硬度。

圖6為經(jīng)本發(fā)明鍛造余熱等溫正火工藝處理后的不同倍數(shù)的顯微組織。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明設(shè)計(jì)的中碳鋼新型鍛造余熱等溫正火工藝可為實(shí)際生產(chǎn)中操作人員所使用，其具體的工藝圖示意圖如圖1所示，其具體操作過(guò)程如下：

第一步：將20CrMnTiH坯料加熱到1250～1300℃起鍛，經(jīng)鍛壓后終鍛溫度控制范圍為1050～1150℃；

第二步：將終鍛后的20CrMnTiH鍛坯放入保溫箱中以5～15℃/min的速度冷卻保持50～80min；

第三步：將鍛坯從保溫箱中取出，以30～55℃/min的速度冷卻2～4min；

第四步：將鍛坯放入580～680℃的電阻爐中保溫1～2h；

第五步：取出鍛坯，空冷至室溫；

第六步：觀察鍛坯顯微組織并測(cè)量硬度，進(jìn)行顯微組織評(píng)級(jí)以及性能比較。

實(shí)例驗(yàn)證1

材料：20CrMnTiH轎車齒輪鍛坯，終鍛溫度：1050～1150℃，標(biāo)準(zhǔn)要求正火后帶狀組織≤2級(jí)，晶粒度在3～6級(jí)。

本發(fā)明工藝為：經(jīng)鍛壓后，終鍛溫度在1100℃，完全奧氏體化；以5℃/min速度冷卻80min；然后再以50℃/min速度冷卻3min；在620℃等溫2h，之后空冷至室溫。圖2為通過(guò)上述發(fā)明工藝處理后得顯微組織。圖3為采用普通的鍛造余熱等溫正火處理后的顯微組織。通過(guò)比較可以看出，圖2中，在低倍和高倍下都沒(méi)有發(fā)現(xiàn)針狀鐵素體，并且沒(méi)有出現(xiàn)帶狀組織。檢驗(yàn)后可以發(fā)現(xiàn)其金相組織等級(jí)和晶粒度均達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。而圖3中，出現(xiàn)較多的針狀鐵素體，其金相組織等級(jí)未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。

實(shí)例驗(yàn)證2

材料：20CrMnTiH轎車齒輪鍛坯，終鍛溫度：1050～1150℃，性能要求正火后硬度為HB160～190。

本發(fā)明工藝為：經(jīng)鍛壓后，終鍛溫度在1100℃，完全奧氏體化；以10℃/min速度冷卻50min；然后再以30℃/min速度冷卻2min；在620℃等溫2h，之后空冷至室溫。圖4為通過(guò)上述發(fā)明工藝處理后獲得的硬度值。可以看出5組鍛坯的硬度值都在所要求的范圍之內(nèi)，且波動(dòng)不大。經(jīng)普通鍛造余熱等溫正火處理后的硬度值示于圖5中，可以看出硬度均超出所要求的范圍。

實(shí)例驗(yàn)證3

材料：20CrMnTiH轎車齒輪鍛坯，終鍛溫度：1050～1150℃，顯微組織要求正火后無(wú)針狀鐵素體。

本發(fā)明工藝為：經(jīng)鍛壓后，終鍛溫度在1100℃，完全奧氏體化；以5℃/min速度冷卻80min；然后再以55℃/min速度冷卻2min；在680℃等溫2h，之后空冷至室溫。圖6為通過(guò)上述發(fā)明工藝處理后得顯微組織，在100、200、500、1000倍下觀察，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)針狀鐵素體。