[发明专利]一种42CrMo轴类零件淬火热处理工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种42CrMo轴类零件的热处理工艺，尤其是一种将已奥氏体化的42CrMo零件先在冷却能力较高的介质中冷却至Ms点稍高温度，然后立即转入冷却能力较低的介质中完成马氏体转变的热处理工艺方法，属于亚温淬火工艺技术领域。

背景技术

42CrMo钢属于超高强度钢，具有高强度和韧性，淬透性也较好，无明显的回火脆性，调质处理后有较高的疲劳极限和抗多次冲击能力，低温冲击韧性良好。该钢适宜制造要求一定强度和韧性的大、中型塑料模具。该钢通常将调质后表面淬火作为热处理方案。

然而，42CrMo材料作为广泛使用的工程产品材料，特别是在工程锚绞机轴类零件中广泛使用的工程产品材料，该材料技术要求为调质处理。常规热处理工艺方法采用Ac3以上温度，一般为850℃～860℃保温，淬火冷却方式采用15#机油冷却(以下简称常规热处理)。常规热处理淬火温度高，耗能大，且淬火时油燃烧排放大量的有害气体，对人的身体健康有很大影响，还严重污染环境。

随着轴的有效截面的减小，42CrMo轴的综合力学性能验收指标相对提高。当零件来料为轧制件时，采用常规热处理工艺方法获得的综合机械性能不高，一般是塑韧性指标达不到设计要求。淬火时，工件截面上各处的冷却速度是不同的，工件淬硬层与冷却速度有一定的关系，表面冷却速度越快，越到中心冷却速度越慢。如果工件表面及中心的冷却速度都大于材料的临界冷却速度，则沿工件的整个截面都能获得马氏体组织，即钢被完全淬透。如中心部分的冷却速度低于临界冷却速度，则表面得到马氏体，心部获得非马氏体组织，表示工件未淬透。淬透性是指在规定的条件下，钢在淬火后获得淬硬层深度的能力，获得淬硬层越深，淬透性越好。淬透性是钢的主要热处理性能之一，与钢的临界冷却速度有密切的关系，属于材料本身固有特性。淬透性好的钢不仅有利于大截面零件获得均匀一致的组织和性能，而且在淬火时可采用比较缓和的淬火介质，减少工件的变形及开裂倾向。淬透性差的钢，需要采用冷速较快的淬火介质，这样才能保证零件获得需要的组织。42CrMo钢的淬透性属于中等，采用油淬后满足不了机械性能要求。采用水淬，开裂倾向很大，容易造成零件的报废。

目前，常规热处理方法是工件850℃加热保温后入油中冷却，处理后综合机械性能不高，往往不能满足设计要求。因此有必要采取新的热处理工艺方法提高综合机械性能，满足生产的要求。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的缺陷，提出一种42CrMo轴类零件双介质淬火热处理工艺，通过改变工艺方法，由单介质淬火变为双介质淬火，使得工件的力学性能能够满足设计的技术要求，满足不同等级的船检验收指标，有效降低零件的淬火开裂风险。

本发明通过以下技术方案解决技术问题：一种42CrMo轴类零件淬火热处理工艺，包括装炉工序、淬火工序、淬火冷却工序及回火工序，其特征在于：所述淬火冷却工序中采用双介质冷却工艺。

进一步的，前述的42CrMo轴类零件淬火热处理工艺，装炉工序中，将42CrMo轴类零件按顺序放入热处理炉的有效加入区内，打开开关；

淬火工序中，对42CrMo轴类零件开始进行淬火处理，在淬火操作中，淬火加热温度为830℃～850℃，并根据淬火保温时间公式t＝α·κ·H确定保温时间，其中t：保温时间(min)，α：钢在气体介质中加热时的保温系数(min/mm)，κ：零件装炉方式调整系数，H：零件有效厚度(mm)；

淬火冷却中，加热保温完成后进入淬火冷却工序，冷却介质为氯化钠溶液及机油，冷却时间为t(s)＝K·D,其中D为工件最易开裂处的厚度，K为常数；

回火工序中，42CrMo轴类零件在淬火处理后及时进行回火工序，42CrMo轴类零件回火温度以硬度和机械性能确定；回火加热完毕后，对42CrMo轴类零件进行回火冷却。

进一步的，前述的42CrMo轴类零件淬火热处理工艺，42CrMo轴类零件含有以下质量百分比的化学成分：C0.38～0.45％，Si0.20～0.40％，Mn0.50～0.80％，Cr1.00～1.20％，Mo0.18～0.25％，P≤0.04％，S≤0.04％,Cu≤0.30％，其余为Fe及不可避免的杂质元素。

进一步的，前述的42CrMo轴类零件淬火热处理工艺，淬火冷却工序中，所述氯化钠溶液浓度为5～15％，当进行淬火工序时，所述42CrMo轴类零件首先吊入浓度为5～15％的氯化钠溶液冷却槽中进行冷却，后从装有氯化钠溶液的冷却槽中吊出，并立即吊入油槽中进行淬火处理。