[发明专利]一种30CrMnSiA材料的热处理方法

说明书

本发明属于金属材料热处理技术领域，尤其是一种30CrMnSiA材料的热处理方法，包括以下过程：将工件加到真空热处理设备进行分段淬火加热后，油冷；然后将油工件加到真空热处理设备进行分段回火加热后，采用气冷进行快速冷却。本发明提供的热处理方法不需要采用专业的设备对30CrMnSiA材料进行等温淬火，提高了生产效率，增强了30CrMnSiA材料的质量；热处理后的材料具有良好的力学性能，σ_b可达1233MPa，σ_0.2可达1335MPa，δ₅可达13％,ψ可达49％，ɑ_k可达0.7MJ/m²。

技术领域

本发明属于金属材料热处理领域，尤其是一种30CrMnSiA材料的热处理方法。

背景技术

30CrMnSiA是机械制造业中常用的高强度调质结构钢，具有很高的强度和韧性，冷变形塑性中等，可用于制造齿轮、连杆、传动轴、螺栓等零件。该材料常用的热处理方法为调质处理(淬火+高温回火)，由于该材料存在第Ⅰ类和第Ⅱ类回火脆性，为了有效降低回火脆性，该材料通常采用等温淬火的方式进行处理。等温淬火需要专业的淬火设备盐浴炉，一般需要安排安排外协厂家进行处理，零件的生产周期和生产过程不受控制，且生产成本高。30CrMnSiA材料的第Ⅰ类回火区间在300～450℃，为了抑制第Ⅰ类回火脆性，应避免在此温度范围内回火；30CrMnSiA具有明显的第Ⅱ类回火脆性，在高温回火之后应采用快速冷却(水冷或油冷)，以抑制第Ⅱ类回火脆性的发生。而且，第Ⅰ类回火脆性为不可逆回火脆性，还没有有效的热处理方法可消除钢中的这种回火脆性；第Ⅱ类回火脆性为可逆回火脆性，与回火的冷却速度有关，缓冷出现，快冷不出现。

目前，也有少数关于30CrMnSiA材料不需要专业淬火设备的热处理工艺。如专利申请号为CN201110385021.6的文件公开了一种30CrMnSiA合金结构钢的热处理工艺，具体工艺过程为：(1)准备：零件盒工装用汽油擦洗干净烘干或者晾干，零件垂直放置，装入专用的料框，用去锌的铁丝固定；(2)真空淬火：装炉温度≤150℃，加温时间40min,保温温度890～900℃，保温时间105min,真空淬火油中快冷20分钟后取出，真空度(2～5)×10^-1pa；(3)检验：检验操作过程，容许有轻微氧化色，零件无损伤，硬度≥50HRC；(4)负温处理：加热温度≤-45℃，保温温度-60～-80℃，保温时间120min,在炉内或在空气中恢复到室温；(5)真空回火：加热温度≤150℃，加温时间20min,保温温度460±10℃，保温时间240min,真空淬火油中快冷20分钟取出，真空度(2～5)×10^-1pa；(6)检验：检验操作过程，允许有轻微氧化色，零件无损伤，硬度38～42HRC。该专利提供的30CrMnSiA材料真空热处理工艺，工件表面光亮净化，微观结构更为致密，且达到了工件所要求的硬度要求；但其对30CrMnSiA材料的韧性及抗疲劳性能的改善效果不显著。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明研究人员对30CrMnSiA材料的热处理工艺进行了优化，提出了一种30CrMnSiA材料的热处理方法，具体是通过以下技术方案实现的：

一种30CrMnSiA材料的热处理方法，包括以下过程：将工件加到真空热处理设备进行分段淬火加热后，油冷；然后将油工件加到真空热处理设备进行分段回火加热后，采用气体进行快速冷却。

优选地，所述分段淬火加热过程为:将工件从室温加热至490-510℃，加热时间为18-22min，保温15min后；继续加热至875-885℃，加热时间为18-22min，保温30min后采用真空油冷却。

优选地，所述分段淬火加热过程为:将工件从室温加热至500℃，加热时间为20min，保温15min后；继续加热至880℃，加热时间为20min，保温30min后采用真空油冷却。

优选地，所述真空油冷却时间为30min。