專利名稱：：長軸結(jié)構(gòu)零件性能漸變熱處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及金屬零件的熱處理方法，具體地說是通過特殊熱處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)軸長類零件的性能從一端到另一端逐次改變的工藝技術(shù)和熱處理方法。
背景技術(shù)：
：眾所周知通過熱處理能夠改變鋼的性能。一般零件是通過整體淬火后，經(jīng)過不同溫度的回火調(diào)整到我們所需要的使用性能。而在同一零件上的不同位置用不同的溫度回火是很困難的，國內(nèi)一般是采用局部熱處理、表面熱處理(包括化學(xué)熱處理、高頻熱處理以及激光熱處理)等熱處理方法進(jìn)行的。局部熱處理雖然可以使零件某一處性能與本體有所差異，但避免不了局部的性能與本體差異很大，無法達(dá)到性能逐漸過渡的目的；表面熱處理只能使零件外表面強(qiáng)化，不能使長軸類零件性能沿軸線過渡。在有些特種行業(yè)，對于一些特殊的長軸類零件要求其具有"頭硬尾軟"的性能，也就是要求一端保證高強(qiáng)度和高硬度，而另一端要求有較高的韌性，如加工刀具類的長柄鉆頭、沖頭、以及某些特殊用途的結(jié)構(gòu)鋼零件等。可是應(yīng)用常規(guī)熱處理工藝，無法使零件達(dá)到這種理想的使用性能。為了使零件達(dá)到這種理想的使用性能，必須使零件沿軸向強(qiáng)度和硬度依次遞減，改善軸類結(jié)構(gòu)零件受到?jīng)_擊負(fù)荷易產(chǎn)生應(yīng)力集中的缺陷，提高了零件承載能力。如何采用熱處理工藝方法使軸類零件的性能漸變，達(dá)到"頭硬尾軟"的性能一直是本領(lǐng)域的技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問題。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的就是針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種長軸結(jié)構(gòu)零件性能漸變熱處理方法，它能夠使零件沿軸向強(qiáng)度和硬度依次遞減，改善軸類結(jié)構(gòu)零件受到?jīng)_擊負(fù)荷易產(chǎn)生應(yīng)力集中的缺陷，提高了零件承載能力和性能。本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的它包括下述步驟(1)、將按常規(guī)熱處理工藝淬火后的長軸結(jié)構(gòu)零件，采用鹽浴設(shè)備，針對長軸類零件的長徑比進(jìn)行動態(tài)加熱回火；(2)、長軸結(jié)構(gòu)零件動態(tài)加熱回火時(shí)，長軸最軟端保溫時(shí)間tl(s沁As木D,最硬端保溫時(shí)間t2(s)=Ks*As*D，長軸結(jié)構(gòu)零件在加熱介質(zhì)中垂直上下的運(yùn)動速度v-L/2(tl-t2);式中As——材料回火時(shí)間系數(shù)(參見表l);D—一長軸工件的有效厚度，單位mm;Ks—一根據(jù)長徑比選取的高硬度端回火時(shí)間修正系數(shù)(參見表1);L一一長軸最軟端與最硬端之間的距離，單位mm。其中鹽浴的溫度控制為750-850°C;本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案還包括下述步驟將進(jìn)行回火后的長軸結(jié)構(gòu)零件再進(jìn)行160'C低溫補(bǔ)充回火，進(jìn)一步消除組織梯度變化產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定組織和尺寸。本發(fā)明的原理長軸類零件淬火后采用鹽浴介質(zhì)進(jìn)行高溫短時(shí)回火，對零件沿軸向動態(tài)加熱，通過高溫激活能高的馬氏體，在高溫下快速分解，a-固溶體的碳化物FexC逐漸析出，形成組織梯度，致使零件性能漸變，達(dá)到所需的硬度。表1軸類零件鹽浴回火工藝系數(shù)選用參照表<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>本發(fā)明主要采取了高溫短時(shí)快速階梯回火的新熱處理工藝方法。零件熱處理時(shí)間短，效率高，氧化輕微，表面質(zhì)量好的特點(diǎn)。特別是在處理某些具有回火脆性的材料，本方法可以避免材料出現(xiàn)回火脆性，造成零件強(qiáng)度下降的同時(shí)塑性也同時(shí)下降的情況，達(dá)不到降低硬度提高塑性的目的。如按常規(guī)工藝，35CrMnSiA材料降低硬度到45HRC，正常回火溫度處理需要在400'C士10'C保溫，該溫度是35CrMnSiA材料的I類回火脆性區(qū)(280°C-450°C)，在回火脆性區(qū)保溫時(shí)間長，將造成工件沖擊韌性下降。運(yùn)用本工藝技術(shù)通過快速回火使零件在回火脆性區(qū)極短的過渡，避免了零件出現(xiàn)回火脆性。通過快速回火熱處理試驗(yàn)達(dá)到了使零件軸向硬度漸變的預(yù)定指標(biāo)，試驗(yàn)原理和方法經(jīng)過驗(yàn)證是合理、可行的，具有可操作性，實(shí)現(xiàn)了同一零件本體上硬度漸變。具體實(shí)施例方式實(shí)施例1:殼體熱處理殼體材料35CrMnSiA，長軸類盲孔結(jié)構(gòu)零件，零件長度與有效厚度比為15:1以上。設(shè)計(jì)要求零件頭部高強(qiáng)度、高硬度而尾部有高強(qiáng)度的同時(shí)保證一定的塑性，以減少尾部工作時(shí)的脆裂或因塑性過大變形影響電訊器件的功能。技術(shù)指標(biāo)殼體熱處理后頭部硬度(52±2)HRC，尾部硬度(45±2)HRC，零件頭尾硬度必須逐漸過渡。熱處理工藝①淬火。殼體在真空淬火爐中淬火，淬火后殼體硬度達(dá)(5254)HRC，整體硬度分布均勻；②快速回火a)在殼體外表面做出孔深標(biāo)記，電火花從標(biāo)記處穿4>8通氣孔；殼體孔口向下綁扎；b)鹽浴爐設(shè)溫850'C加熱，到溫后保溫15min進(jìn)行脫氧撈渣；再降溫到780'C進(jìn)行保溫；快速回火參數(shù)a)殼體孔口要求硬度最低HRC45，正常回火溫度(400*C±10)。C，孔口壁厚5mm，因其為開口封閉管，其有效厚度為15mm。因此，其快速回火保溫時(shí)間如下tl=As*D=l.3s/mmX15mm=19.5(s)b)殼體內(nèi)孔頭部要求硬度最高HRC52,其有效厚度35mm,正常回火溫度(250'C±10)'C，因此，其快速回火保溫時(shí)間如下t2=Ks*As*D=0.91X0.1s/mmX35mm=3.185s3.2sc)鹽浴中垂直上下移動速度v=L/2(tl-t2)=336/2X(19.5-3.2)=10.3mm/s③煮鹽。用沸水清理干凈殼體外表面鹽漬。④補(bǔ)充回火。零件經(jīng)過快速回火后，于160'C保溫2小時(shí)進(jìn)行低溫補(bǔ)充回火。測試結(jié)果應(yīng)用高溫短時(shí)快速回火熱處理新工藝，使零件達(dá)到設(shè)計(jì)要求。熱處理后殼體性能檢測結(jié)果見表2。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>實(shí)施例2:頂桿熱處理頂桿材質(zhì)40Cr，直徑小36，長度300。頭部要求耐磨硬度52-55HRC，尾部夾持部分要求綜合機(jī)械性能硬度30-35HRC。熱處理工藝①淬火a)鹽浴爐設(shè)溫850'C保溫15min進(jìn)行脫氧撈渣；再恒溫850'C進(jìn)行保溫；b)頂桿垂直綁扎，在鹽浴爐中淬火，淬火后硬度達(dá)(5356)HRC，整體硬度分布均勻；②快速回火a)鹽浴爐降溫到780'C進(jìn)行保溫；b)頂桿硬度最低端HRC32，正常回火溫度(500'C±10)'C，其有效厚度為36mm。因此，其快速回火保溫時(shí)間如下tl=As*D=2.6s/mmX36mm=93.6(s)c)頂桿硬度最高端HRC55，正常回火溫度(200'C±10)°C,長徑比8:1，其有效厚度為36mm。因此，其快速回火保溫時(shí)間如下-t2=Ks*As*D=0.82X0.1s/mmX36mm=2.952s"3.0sd)鹽浴中垂直上下移動速度v=L/2(tl-t2)=300/2X(93.6-3.0)=1.67mm/s③煮鹽。用沸水清理干凈頂桿外表面鹽漬。④補(bǔ)充回火。零件經(jīng)過快速回火后，進(jìn)行160'C保溫2小時(shí)的低溫補(bǔ)充回火，測試結(jié)果頂桿頭部硬度55HRC，尾部夾持部分硬度32HRC，頭尾之間硬度逐漸過渡，滿足使用要求。權(quán)利要求1、一種長軸結(jié)構(gòu)零件性能漸變熱處理方法，它包括下述步驟(1)、將按常規(guī)熱處理工藝淬火后的長軸結(jié)構(gòu)零件，采用鹽浴設(shè)備，針對長軸類零件的長徑比進(jìn)行動態(tài)加熱回火；(2)、長軸結(jié)構(gòu)零件動態(tài)加熱回火時(shí)，長軸最軟端保溫時(shí)間t1＝As*D，最硬端保溫時(shí)間t2＝Ks*As*D，長軸結(jié)構(gòu)零件在加熱介質(zhì)中垂直上下的運(yùn)動速度v＝L/2(t1-t2)；式中As——材料回火時(shí)間系數(shù)；D——長軸工件的有效厚度，單位mm；Ks——根據(jù)長徑比選取的高硬度端回火時(shí)間修正系數(shù)；L——長軸最軟端與最硬端之間的距離，單位mm。2、根據(jù)權(quán)利要求l的一種長軸結(jié)構(gòu)零件性能漸變熱處理方法，其中鹽浴的溫度控制為750—850°C。3、根據(jù)權(quán)利要求1或2的一種長軸結(jié)構(gòu)零件性能漸變熱處理方法，它包括下述步驟將進(jìn)行回火后的長軸結(jié)構(gòu)零件再進(jìn)行160'C低溫補(bǔ)充回火。全文摘要本發(fā)明涉及金屬零件的熱處理方法，具體地說是通過特殊熱處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)軸長類零件的性能從一端到另一端逐次改變的工藝技術(shù)和熱處理方法。它包括下述步驟(1)、將長軸結(jié)構(gòu)零件采用鹽浴進(jìn)行動態(tài)加熱回火；(2)、動態(tài)加熱回火時(shí)，長軸最軟端保溫時(shí)間t1＝As*D，最硬端保溫時(shí)間t2＝Ks*As*D，長軸結(jié)構(gòu)零件在加熱介質(zhì)中垂直上下的運(yùn)動速度v＝L/2(t1-t2)；式中As-材料回火時(shí)間系數(shù)；D-長軸工件的有效厚度，單位mm；Ks-根據(jù)長徑比選取的高硬度端回火時(shí)間修正系數(shù)；L-長軸最軟端與最硬端之間的距離，單位mm。本發(fā)明能夠使零件沿軸向強(qiáng)度和硬度依次遞減，改善軸類結(jié)構(gòu)零件受到?jīng)_擊負(fù)荷易產(chǎn)生應(yīng)力集中的缺陷，提高了零件承載能力和性能。文檔編號C21D11/00GK101307379SQ20081004835公開日2008年11月19日申請日期2008年7月10日優(yōu)先權(quán)日2008年7月10日發(fā)明者李耀華,胡小春,趙小紅,趙正國,陸天森申請人:國營險(xiǎn)峰機(jī)器廠