本發(fā)明屬于金屬熱處理技術(shù)領(lǐng)域；尤其涉及一種提高20mncr5+hh鋼末端淬透性硬度的熱處理工藝。

　　背景技術(shù)：

　　20mncr5+hh鋼是滲碳件、截面較大、負(fù)荷較高的調(diào)質(zhì)件用鋼，具有高的變形強(qiáng)度，耐磨性和淬透性都較好，具有一定的韌性，常用于制造齒輪、軸類、蝸桿、套筒、摩擦輪等。

　　淬透性是齒輪鋼的重要特性，鋼材淬透性的穩(wěn)定與否對鋼件熱處理后變形影響很大。鋼材淬透性差，導(dǎo)致心部硬度偏低，齒輪壽命下降。

　　目前，20mncr5+hh鋼普遍采用的熱處理工藝為：原始材料→正火→機(jī)加工φ25mm末端標(biāo)準(zhǔn)毛坯試樣→端淬試驗(yàn)。

　　由于受到原始材料元素偏析的影響，正火處理后由于毛坯試樣小，空冷時(shí)冷卻速度快，易形成貝氏體等非平衡組織，預(yù)備組織不理想。造成鋼材的晶粒度細(xì)化效果不明顯，內(nèi)部組織均勻性差，珠光體團(tuán)大小不一。所以20mncr5+hh鋼經(jīng)上述普遍采用的熱處理工藝后，末端淬透性硬度值都偏低，無法滿足要求。

　　通常情況下，提高20mncr5+hh鋼末端淬透性普遍采用的辦法是提高20mncr5+hh鋼中mn、cr、mo等元素的含量。這在一定程度上增加了20mncr5+hh鋼的生產(chǎn)成本。

　　技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

　　本發(fā)明的目的是提供了一種在不調(diào)整鋼材化學(xué)成分的情況下，可以提高20mncr5+hh鋼末端淬透性硬度的熱處理工藝。

　　本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

　　本發(fā)明涉及一種提高20mncr5+hh鋼末端淬透性硬度的熱處理工藝，包括以下幾個(gè)步驟：

　　步驟1：機(jī)加工熱處理毛坯試樣，將原鋼材機(jī)械加工成熱處理毛坯試樣，該熱處理毛坯試樣φ30-32mm；

　　步驟2：等溫球化退火處理，將熱處理毛坯試樣，升溫至710±10℃，到溫后保溫5h，然后隨爐冷卻至650±5℃、再保溫2h，最后出爐空冷。

　　步驟3：將等溫球化退火處理后的試樣機(jī)械加工成φ25mm的末端標(biāo)準(zhǔn)毛坯試樣；

　　步驟4：對φ25mm的末端標(biāo)準(zhǔn)毛坯試樣進(jìn)行端淬試驗(yàn)；

　　步驟5：經(jīng)端淬試驗(yàn)后的試樣磨制檢驗(yàn)面，采用全自動(dòng)端淬硬度試驗(yàn)機(jī)測定硬度數(shù)據(jù)。

　　本發(fā)明所涉及的20mncr5+hh鋼的化學(xué)成分，包括以下質(zhì)量百分比的各組分：c:0.15-0.20％，si:≤0.30％，mn:1.10-1.40％，cr:1.00-1.30％，mo:≤0.05％，al:0.020-0.050％，p：≤0.025％，s：0.015-0.025％。

　　本發(fā)明所涉及的主要設(shè)備及測量條件如下：

　　(1)主要設(shè)備

　　箱式電阻爐，型號(hào)rjx-8-13，蘇州新工機(jī)電廠；

　　端淬試驗(yàn)機(jī)，型號(hào)eqm-3000-5，耐特檢測技術(shù)有限公司；

　　全自動(dòng)端淬硬度試驗(yàn)機(jī)，型號(hào)at350dr-tm，恩斯特公司；

　　(2)試樣制取

　　在鋼材端面鉆取長度為125mm和直徑30mm的毛坯試樣，此毛坯試樣經(jīng)正火和球化退火處理后，再車削成直徑25mm的試樣進(jìn)行淬火處理。

　　(3)熱處理工藝

　　正火工藝：將熱處理毛坯試樣，升溫至920℃，到溫后保溫1h，然后出爐空冷。

　　球化退火工藝：將熱處理毛坯試樣，升溫至710±10℃，到溫后保溫5h，然后隨爐冷卻至650±5℃、再保溫2h，最后出爐空冷。

　　(4)硬度檢驗(yàn)

　　采用恩斯特公司的at350dr-tm全自動(dòng)端淬硬度試驗(yàn)機(jī)，選擇端面距離硬度檢測。

　　本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

　　(1)本發(fā)明工藝方法通過等溫退火處理，金相組織珠光體球化率90％以上，提高試樣組織均勻性，碳化物細(xì)小彌散均勻分布，為端淬試驗(yàn)創(chuàng)造良好的預(yù)備組織。同時(shí)晶粒度等級(jí)從7.5級(jí)上升至8.5級(jí)，細(xì)化毛坯晶粒度。使20mncr5+hh鋼的末端淬透性硬度能進(jìn)一步提高。

　　(2)本發(fā)明工藝使得20mncr5+hh鋼j7、j10末端淬透性硬度值提高3-5hrc，提高齒輪心部硬度，增加疲勞壽命，延長齒輪使用周期。

　　(3)本發(fā)明工藝在不調(diào)整鋼材化學(xué)成分的情況下，未增加20mncr5+hh鋼冶煉生產(chǎn)成本，在節(jié)能、降本方面具有優(yōu)勢。

　　附圖說明

　　圖1是等溫退火處理的工藝曲線圖；

　　圖2是不同熱處理下的末端淬透性硬度曲線圖；

　　圖3是球化退火金相組織圖；

　　圖4是正火金相組織圖。

　　具體實(shí)施方式

　　下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)指出的是，以下的實(shí)施實(shí)例只是對本發(fā)明的進(jìn)一步說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于以下實(shí)施例。

　　以下實(shí)施例中所涉及的20mncr5+hh鋼的化學(xué)成分，包括以下質(zhì)量百分比的各組分：c:0.15-0.20％，si:≤0.30％，mn:1.10-1.40％，cr:1.00-1.30％，mo:≤0.05％，al:0.020-0.050％，p：≤0.025％，s：0.015-0.025％。

　　本發(fā)明實(shí)施例所涉及的主要設(shè)備及測量條件如下：

　　(1)主要設(shè)備

　　箱式電阻爐，型號(hào)rjx-8-13，蘇州新工機(jī)電廠

　　端淬試驗(yàn)機(jī)，型號(hào)eqm-3000-5，耐特檢測技術(shù)有限公司

　　全自動(dòng)端淬硬度試驗(yàn)機(jī)，型號(hào)at350dr-tm，恩斯特公司

　　(2)試樣制取

　　在鋼材端面鉆取長度為125mm和直徑30mm的毛坯試樣，此毛坯試樣經(jīng)正火和球化退火處理后，再車削成直徑25mm的試樣進(jìn)行淬火處理。

　　(3)熱處理工藝

　　正火工藝：將熱處理毛坯試樣，升溫至920℃，到溫后保溫1h，然后出爐空冷。

　　球化退火工藝：將熱處理毛坯試樣，升溫至710±10℃，到溫后保溫5h，然后隨爐冷卻至650±5℃、再保溫2h，最后出爐空冷。

　　(4)硬度檢驗(yàn)

　　采用恩斯特公司的at350dr-tm全自動(dòng)端淬硬度試驗(yàn)機(jī)，選擇端面距離硬度檢測。

　　取原始鋼材料取6個(gè)樣品，3個(gè)樣品用于實(shí)施例1中，3個(gè)樣品用于實(shí)施例2中。

　　實(shí)施例1

　　本實(shí)施例涉及一種提高20mncr5+hh鋼末端淬透性硬度的熱處理工藝，所述方法包括如下步驟：

　　步驟1：機(jī)加工熱處理毛坯試樣，將原鋼材機(jī)械加工成熱處理毛坯試樣，該熱處理毛坯試樣φ30mm；

　　步驟2：正火處理見圖4所示正火金相組織圖，將熱處理毛坯試樣，升溫至920℃，到溫后保溫1h，然后出爐空冷；

　　步驟3：將正火處理后的試樣機(jī)械加工成φ25mm的末端標(biāo)準(zhǔn)毛坯試樣；

　　步驟4：對φ25mm的末端標(biāo)準(zhǔn)毛坯試樣進(jìn)行端淬試驗(yàn)；

　　步驟5：經(jīng)端淬試驗(yàn)后的試樣磨制檢驗(yàn)面，采用全自動(dòng)端淬硬度試驗(yàn)機(jī)測定硬度數(shù)據(jù)。

　　實(shí)施例2

　　步驟1：在不調(diào)整鋼材化學(xué)成分的情況下，機(jī)加工熱處理毛坯試樣，將原鋼材機(jī)械加工成熱處理毛坯試樣，該熱處理毛坯試樣尺寸為φ30mm；

　　步驟2：等溫球化退火處理如圖1和圖3所示，將熱處理毛坯試樣隨爐升溫至710℃，到溫后保溫5h，然后隨爐冷卻至650℃、再保溫2h，最后出爐空冷；

　　步驟3：將等溫球化退火處理后的試樣機(jī)械加工成φ25mm的末端標(biāo)準(zhǔn)毛坯試樣，可見圖2不同熱處理下的末端淬透性硬度曲線圖；

　　步驟4：對φ25mm的末端標(biāo)準(zhǔn)毛坯試樣進(jìn)行端淬試驗(yàn)；

　　步驟5：經(jīng)端淬試驗(yàn)后的試樣磨制檢驗(yàn)面，采用全自動(dòng)端淬硬度試驗(yàn)機(jī)測定硬度數(shù)據(jù)。

　　原始鋼材經(jīng)過實(shí)施例1、實(shí)施例2的熱處理后，末端硬度值對比數(shù)值見表1所示：

　　表1

　　本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明工藝方法通過等溫退火處理，金相組織珠光體球化率90％以上，提高試樣組織均勻性，碳化物細(xì)小彌散均勻分布，為端淬試驗(yàn)創(chuàng)造良好的預(yù)備組織。同時(shí)晶粒度等級(jí)從7.5級(jí)上升至8.5級(jí)，細(xì)化毛坯晶粒度。使20mncr5+hh鋼的末端淬透性硬度能進(jìn)一步提高。本發(fā)明工藝使得20mncr5+hh鋼j7、j10末端淬透性硬度值提高3-5hrc，提高齒輪心部硬度，增加疲勞壽命，延長齒輪使用周期。本發(fā)明工藝在不調(diào)整鋼材化學(xué)成分的情況下，未增加20mncr5+hh鋼冶煉生產(chǎn)成本，在節(jié)能、降本方面具有優(yōu)勢。