[发明专利]一种42CrMo钢快速球化退火的方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金技术领域，特别涉及一种42CrMo钢快速球化退火的方法。 

背景技术

我国钢铁行业目前产能严重过剩，同时我国大量进口12.9级高端螺栓用钢，如发动机缸盖螺栓、连杆螺栓、主轴承盖螺栓、飞轮螺栓等安全等级较高的螺栓钢，这种部件受到高频交变载荷的影响，工作环境恶劣，因此对疲劳寿命指标要求十分苛刻，是一种应用广泛的高端冷镦产品。42CrMo是一种典型的中碳合金钢，其淬透性较高，调质后具有较强的疲劳强度和抗冲击能力，低温冲击韧性良好，且无明显的回火脆性。因此，国内外这种关键部位的高级别螺栓钢主要以42CrMo等冷镦钢为主。这种钢含有一定的金属元素Cr、Mo，能显著提高钢的强度、硬度、耐磨性、淬透性和热强性能，在螺栓成型之前需要球化退火降低硬度、强度，提高塑性及变形能力。球化组织的弥散、细小质量直接影响球化效果，而工业生产中还需要能够快速、有效、简洁的工艺设计流程。 

对于42CrMo钢的退火工艺，目前已公开的专利如下：如CN102329943B号专利，公开了一种大型电渣熔铸42CrMo钢曲轴的热处理方法，其对象为电渣熔铸的曲轴，目的改善坯料原始组织状态及力学性能，达到降低原材料的毛坯重量、缩短生产加工周期；CN101705342B号专利，公开了一种提高42CrMo轴承低温冲击功的热处理工艺，目的能够大幅度地提高风电轴承的低温冲击功及其力学性能，等。 

目前对于钢铁领域的球化退火技术，研究较多的为GCr15钢、H₁₃钢、齿轮钢、刀具钢等钢种的球化退火技术，如CN102382962B号专利，公开了一种GCr15轴承钢管快速球化退火工艺；ZL200310110486.6号专利，公开了一种H₁₃钢等温球化退火工艺；CN101363077号专利，公开了一种冷精锻齿轮毛坯等温球化退火工艺；CN102382949A号专利，公开了一种盾构刀具用钢5Cr5MoSiV1的等温球化退火方法；ZL200610057536.2号专利，公开了一种防弹头盔用深冲钢板的球化退火处理工艺，等。 

与本文发明的控制工艺相比，研究对象、目的不一样，具体的控制过程也不一样。由此可见，目前没人研究过42CrMo钢的简单、快速、有效球化退火的方法。 

发明内容

针对现有42CrMo钢在球化退火技术上存在的上述问题，本发明提供一种42CrMo钢快速球化退火的方法，通过调整球化退火的保温温度、保温时间和降温速率，提高42CrMo钢的球化退火效率，改善球化退火效果。 

本发明一种42CrMo钢快速球化退火的方法按以下步骤进行： 

(1)选用的42CrMo钢为热轧线材，其成分按重量百分比含C：0.38～0.45％，Si：0.17～0.37％，Mn：0.50～0.80％，S：≤0.030％，P≤0.030％，Cr：0.90～1.20％，Ni：≤0.25％，Cu：≤0.030，Mo：0.15～0.25％，余量为Fe； 

(2)将42CrMo钢升温至Ac₃以上20～40℃，即816～836℃，控制升温时间在10～20min，然后保温20～30min； 

(3)将保温后的42CrMo钢以0.8～4℃/s的速度降温至Ar₁以下10℃，即601℃，保温10min； 

(4)再将42CrMo钢升温至Ac₃以下15～30℃，即781～766℃，控制升温时间在10～20min，然后再次保温5～7h； 

(5)将再次保温后的42CrMo钢随炉冷却至室温，完成球化退火。 

所选用的热轧线材的直径在5.5～15mm。 

所获得的球化退火后的42CrMo钢的微观组织为铁素体上弥散分布着粒状碳化物，所述的粒状碳化物为球化组织，评级为5～6级。 

所述球化退火后的42CrMo钢，在室温25℃时，294.2N压力下下保持13s时的宏观维氏硬度在163～171HV之间，拉伸试验时的抗拉强度522～546Mpa，屈服强度481～511Mpa，弹性模量209～225Gpa，断面收缩率为75～82％，断后伸长率20～24％。 

具体工艺过程如图1所示。