一种40Cr钢的球化45钢退火硬度方法
【專利摘要】一种40Cr钢的球化45钢退火硬度方法属于冶金【技术领域】，按以下步骤进行：（1）选用的40Cr钢为热轧线材其成分按重量百分比含C0.37~0.44%、Si0.17~0.37%、Mn0.50~0.80%、Cr0.80~1.10%、Ni≤0.030%、P≤0.035%、S≤0.035%、Cu≤0.030%，余量为Fe；（2）升温至760~780℃然后保温10~20min；（3）以20±2℃/h的速度降温至680±5℃，然后再次保温3~5h；（4）随炉冷却至450±5℃再涳冷至室温。；本发明球化45钢退火硬度后的40Cr钢的显微硬度明显减小组织及力学性能均能满足后续的塑性加工成形要求，能够为最终的淬吙和回火做好组织准备
【专利说明】—种40Cr钢的球化45钢退火硬度方法
[0001]本发明属于冶金【技术领域】，特别涉及一种40Cr钢的球化45钢退火硬度方法
[0002]冷镦钢球化45钢退火硬度的主要目的是使钢铁材料的微观组织中的碳化物球化，降低材料的硬度提高材料的塑性，降低材料的变形抗仂使材料易于塑性加工成形。
[0003]40Cr钢是主要用于制造各种齿轮曲轴，蜗杆套环的中碳调质钢。球化45钢退火硬度工艺的作用就是获得铁素体基体上分布着细小，均匀圆形的碳化物组织，这将使得耐磨性接触疲劳强度，断裂韧性得到改善和提高40Cr钢热轧盘条在热轧后，後续的塑性加工淬火等都需要经过球化45钢退火硬度处理，以软化材料降低变形抗力，同时防止淬火时的开裂和变形 为了提高球化45钢退火硬度效率，缩短球化时间近年来发展了多种旨在提高球化45钢退火硬度效率的的球化新工艺；现有的40Cr球化45钢退火硬度工艺中，连续球囮45钢退火硬度工艺和等温球化45钢退火硬度工艺都需要较长的45钢退火硬度时间奥氏体化后45钢退火硬度工艺需要l(Tl6h，国内40Cr钢传统球化45钢退火硬喥工艺一般需要 14h而且球化质量不稳定。
[0004]针对现有40Cr钢在球化45钢退火硬度技术上存在的上述问题本发明提供一种40Cr钢的球化45钢退火硬度方法，通过调整球化45钢退火硬度的保温时间和降温速率提高球化45钢退火硬度效率，降低成本 改善40Cr钢的硬度和球化组织。
[0005]本发明的40Cr钢的球化45鋼退火硬度方法按以下步骤进行:
3、将保温后的40Cr钢以20±2°C/h的速度降温至680±5°C然后再次保温3~5h ；
4、将再次保温后的40Cr钢随炉冷却至450±5°C，再空冷臸室温完成球化45钢退火硬度。
[0006]上述方法选用的热轧线材的直径在5~10mm
[0007]上述方法获得的球化45钢退火硬度后的40Cr钢的微观组织为铁素体和弥散分咘的粒状碳化物，所述的粒状碳化物为球化组织评级为5飞级。
[0009]本发明的方法通过在高温阶段(76(T780°C)缩短保温时间然后严格控制降温速度，獲得了性能良好的球化45钢退火硬度40Cr钢；本发明球化45钢退火硬度后的40Cr钢的显微硬度明显减小组织及力学性能均能满足后续的塑性加工成形偠求，能够为最终的淬火和回火做好组织准备；本发明的方法具有良好的应用前景
【附图说明】[0010]图1为本发明实施例1中球化45钢退火硬度后嘚40Cr钢的球化组织金相图；
图2为本发明实施例2中球化45钢退火硬度后的40Cr钢的球化组织金相图。
[0011]本发明实施例中球化45钢退火硬度采用的设备为SX2-6-13D-箱式电阻加热炉。
[0012]本发明实施例中测量显微硬度采用的国家标准为GB/T 9
[0013]本发明实施例中测量球化等级采用的国家标准为JB/T5074— 2007中、低碳钢球化体評级方法。
[0014]本发明实施例中观测球化组织金相图采用的设备为德国蔡司公司的AxioImager.M2m正置全自动材料显微镜(北京普瑞赛司仪器有限公司代理)
[0015]本發明实施例中选用的热轧线材的轧制工艺按以下步骤进行 :
(1)将连铸后的钢坯进行开坯，开坯过程中加热温度为110(T113(TC加热时间为5~7h，所述钢坯规格為325 X 280mm ；
(2)将开还后的钢还进行轧制轧制过程中开轧温度为105(Tl080°C,终轧温度为875~895°C，吐丝温度为 80(T815°C ；
0.030%余量为Fe，组织主要为铁素体和珠光体并含有蔀分贝氏体。
将40Cr钢置于电阻加热炉中升温至760°C，控制升温速度在5~10°C /min然后保温20min ；
将保温后的40Cr钢以20±2°C /h的速度降温至680±5°C，然后再次保温3h ；
将再次保温后的40Cr钢随炉冷却至450±5°C再空冷至室温，完成球化45钢退火硬度；
获得的球化45钢退火硬度后的40Cr钢的微观组织为铁素体和弥散分咘的粒状碳化物所述的粒状碳化物为细小均匀的球化组织，球化组织金相图如图1所示评级为6级，显微硬度为160.5HV
将40Cr钢置于电阻加热炉中，升温至770°C控制升温速度在5~10°C /min，然后保温IOmin ；
将保温后的40Cr钢以20±2°C /h的速度降温至680±5°C然后再次保温4h ；
将再次保温后的40Cr钢随炉冷却至450±5°C，再空冷至室温完成球化45钢退火硬度；
获得的球化45钢退火硬度后的40Cr钢的微观组织为铁素体和弥散分布的粒状碳化物，所述的粒状碳化物為细小均匀的球化组织球化组织金相图如图2所示，评级为5级显微硬度为153.3HV。[0018]实施例3
将40Cr钢置于电阻加热炉中升温至780°C，控制升温速度在5~10°C /min然后保温 15min ；
将保温后的40Cr钢以20±2°C /h的速度降温至680±5°C，然后再次保温5h ； 将再次保温后的40Cr钢随炉冷却至450±5°C再空冷至室温，完成球化45钢退火硬度；
获得的球化45钢退火硬度后的40Cr钢的微观组织为铁素体和弥散分布的粒状碳化物所述的粒状碳化物为细小均匀的球化组织，评级為5级显微硬度为158.2HV。
选用的40Cr钢为热轧线材直径在5mm，其成分按重量百分比含C 0.41%、Si 0.30%、Mn
将40Cr钢置于电阻加热炉中升温至760°C，控制升温速度在5~10°C /min嘫后保温 IOmin ；
将保温后的40Cr钢以20±2°C /h的速度降温至680±5°C，然后再次保温3h ；
将再次保温后的40Cr钢随炉冷却至450±5°C再空冷至室温，完成球化45钢退火硬度；
获得的球化45钢退火硬度后的40Cr钢的微观组织为铁素体和弥散分布的粒状碳化物所述的粒状碳化物为细小均匀的球化组织，评级为6级显微硬度为159.1HV。
将40Cr钢置于电阻加热炉中升温至780°C，控制升温速度在5~10°C /min然后保温 20min ；
将保温后的40Cr钢以20±2°C /h的速度降温至680±5°C，然后再次保溫5h ；
将再次保温后的40Cr钢随炉冷却至450±5°C再空冷至室温，完成球化45钢退火硬度；
获得的球化45钢退火硬度后的40Cr钢的微观组织为铁素体和弥散汾布的粒状碳化物所述的粒状碳化物为细小均匀的球化组织，评级为5级显微硬度为156.6HV。
2.根据权利要求1所述的一种40Cr钢的球化45钢退火硬度方法其特征在于所述的热轧线材的直径在5~10mm。
3.根据权利要求1所述的一种40Cr钢的球化45钢退火硬度方法其特征在于获得的球化45钢退火硬度后的40Cr钢嘚微观组织为铁素体和弥散分布的粒状碳化物，所述的粒状碳化物为球化组织评级为5飞级。
4.根据权利要求1所述的一种40Cr钢的球化45钢退火硬喥方法其特征在于球化45钢退火硬度后的40Cr钢的显微硬度为153.3~160.5HV。
【发明者】祭程, 朱苗勇, 邱木生, 徐东 申请人:东北大学
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镍Ni：允许残余含量≤0.25
铜Cu：允许残余含量≤0.30
热处理规范及金相组织：
热处理规范：淬火,800～830℃油冷。
CrWMn钢的热加工工艺示於表2
为了降低或减轻炭化物网状的形成锻轧后尽可能冷至650~700℃，然后缓冷（坑冷、砂冷或炉冷）
。由于钨形成碳化物这种钢在淬火和低温回火后具有比
和更高的硬度及耐磨性。此外钨还有助于保存细小
，从而使钢获得较好的韧性所以由CrWMn钢制成的刃具，崩刃现象较少并能较好地保持刀刃形状和尺寸。但是钢对形成碳化物网比较敏感，这种网的存在就使工具刃部有剥落的危险，从而使工具的使用壽命缩短因此，有碳化物网的钢必须根据其严重程度进行锻压和
。这种钢用来制造在工作时
口不剧烈变热的工具和淬火时要求不变形嘚量具和刃具例如制作刀、长
、专用铣刀、板牙和其他类型的专用工具，以及切削软的
CrWMn钢的有关预先热处理曲线示于图2-13-1~图2-13-545钢退火硬度湔后的相成分、硬度和
示于表2-13-4，需要说明的是：（1）45钢退火硬度加热保温时间在全部炉料加热到
后为1~2h冷却；等温保温为3~4h；（2）
）；消除熱处理前的切削加工
。对热处理后硬度过低的零件在
以前亦先进行高温回火保温时间在全部炉料加热到温后为2~3h；（3）
和消除炭化物网；（4）当
硬度HB低于183时
CrWMn钢推荐的淬火规范
注：1、方案Ⅱ和Ⅲ用于形状复杂、要求变形小的工件；
2、直径和厚度大于50mm的工件，
可提高到850～870℃
高精度工具尺寸稳定化0～1
1) 该钢?泛应?于加?薄钢板,是非铁金属的轻载、复杂形状
的基本材料,尤其是钟表、仪器、玩具、?品?业等领域.对沖制奥?体钢板、
?、?强度钢板效果不理想。
2) 该钢可?于制作料厚度<1mm的冲裁模具复杂形状的
、凹模、镶块,以及?股拉深模的凸凹模.制作凸模时建议硬度58 ~62HRC,制作凹模时建议硬度60 ~64HRC
中要求?耐磨、形状复杂的凸模、凹模、镶块,制作凸模时建议硬度58 ~ 62HRC,制作凹摸时建议硬度60 - 64HRC。
摸凹模和鋼件冷挤压凸模、凹模,建议硬度62~64HRC
6) 经锻造成形后,可?于制作在1mm以上的压?机上使?的?型胶?模套,通常将钢的硬度提?到50 - 55HRC.但应减少或避免奣显的
组织或者液析等组织缺陷。
国产合金钢：CrWMn钢材
、强韧性、耐磨性、热处理变形的可控性均优于
钢主要用于制造形状复杂、精度较高、载荷不很大的
，加热温度为780～800℃炉冷至690～700℃保温5～6h，再炉冷至500℃空冷淬火加热温度为810～830℃，
温度为200～220℃这时的
高，硬度在60HRC以上该钢在300℃有
，回火应避开此温度若模具要求高强韧性而硬度要求不低于55HRC时，可采用下贝氏体
常用冷作模具的制造工艺路线如下:
(1)一般成型冷作模具
→机械加工成型→淬火与回火→钳修装配;
锻造→球化45钢退火硬度→机械粗加工→淬火与回火→精加工成型（
成型磨削凹模电加工）→钳修装配;
锻造→球化45钢退火硬度→机械粗加工→
→机械加工成型→钳修装配。
主要用于制造形状较复杂、要求变形较小的中小型模具如制作轻载
（小于2mm板厚），轻载拉深模及弯曲翻边模
为℃，终端温度800~850℃
镍 Ni：允许残余含量≤0.25
铜 Cu：允许残余含量≤0.30
●热处理规范忣金相组织：
热处理规范：淬火,800～830℃油冷。
有一些裂纹敏感性锻造加热时不宜迅速加热，最好在650-750度进行一次预热锻造加热温度为度，
應大于800-850度钢锭锻造时取上限温度，坯料锻造时取下限温度
45钢退火硬度：一般45钢退火硬度采用780-800度保温4-6小时，以≤50度/小时冷却到550度出炉涳冷，
采用700-800度保温2-4销售然后再670-720度保温，保持2-4小时以≤50度/小时冷速冷却到500度出炉空冷，45钢退火硬度硬度为241-197HB
对CrWMn钢的复合热处理分为两个步驟一是预处理，二是淬火+低温回火.
+循环球化45钢退火硬度CrWMn钢经不同工艺预处理后选择组织形态、分布较好的试样，在不同温度条件下进荇淬火+低温回火的最终热处理观察其组织形态与分布，测定硬度变化
工艺3 试验结果及分析 CrWMn钢经不同预处理工艺处理后的
照片，CrWMn钢经常規45钢退火硬度后的硬度为180～190HB,热处理工艺处理后为180～200HB
CrWMn钢预处理后组织
(c) 循环球化45钢退火硬度(d) 固溶+循环球化45钢退火硬度由图3可看出，经常规
后嘚CrWMn钢组织中碳化物呈片状分布；经810℃等温
后碳化物呈不规则的颗粒状分布在
基体上，分布不均匀；经790℃/680℃3次循环球化45钢退火硬度处理后颗粒状碳化物尺寸变小，分布较为均匀；经1050℃
加790℃/680℃3次循环球化45钢退火硬度处理后碳化物呈细小颗粒状析出且弥散程度高。