一種20Cr2Ni4鋼的正火熱處理工藝的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種鋼材的正火熱處理工藝，包括如下步驟：(1)將爐溫設定為800℃-980℃的爐內，將鋼材放入，加熱到設定溫度后保溫；(2)出爐后敞開整筐風冷；(3)再將風冷后的鋼材放入爐內，爐溫設定為450-550℃，加熱至設定溫度后保溫；(4)鋼材出爐后，用水快速冷卻。本發明所提供的工藝較為簡單，成本較低，不僅硬度較高而且晶粒細致。
【專利說明】-種20Cr2Ni4鋼的正火熱處理工藝

【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種鋼材的熱處理工藝，尤其涉及一種20Cr2Ni4鋼材的正火熱處理 工藝。

【背景技術】
[0002] 20Cr2Ni4鋼為高強度合金滲碳鋼，有良好的綜合力學性能，其淬透性、強韌性均超 過12CrMi3鋼。可用作強度要求較高的滲碳及調質結構件。常用于制造中小型汽車、拖拉 機的發動機和傳動系統中的齒輪，也可代替12CrNi3鋼制造要求心部性能較高的滲碳件、 氰化件，如石油鉆探和冶金露天礦用的牙爪和牙輪體。
[0003] 20Cr2Ni4鋼鍛造性能良好，鍛造加熱溫度為1200°C，始鍛溫度1150°C，終鍛溫度 大于850°C，鍛后緩冷。20Cr2Ni4鋼雖為滲碳鋼，但可經調質處理，可在調質狀態下使用。 20Cr2Ni4鋼經滲碳或碳氮共滲和淬火、低溫回火處理，鋼表面呈現較高的疲勞強度、高的硬 度與耐磨性，同時心部保持較高的強韌性，可滿足使用要求。滲碳后不能直接淬火，而在淬 火前需進行一次高溫回火，以減少表面大量殘余奧氏體。20Cr2Ni4鋼如在鍛后出現晶粒粗 大時，即使經正火及隨后滲碳加熱，在淬火后仍將得到粗大的馬氏體組織。
[0004] 如CN100434542C公開的一種鋼材的熱處理，特別是涉及一種20Cr2Ni4鋼材的正 火工藝。工藝步驟如下：（1)將鋼材放入爐溫度850°C_930°C的爐內加熱到850°C_930°C 后保溫4-11小時，（2)通過7-12小時的降溫時間降溫至540°C_650°C后保溫0. 5-5小時， (3)出爐整筐空冷。它工藝較為簡單，成本較低，20Cr2Ni4鋼材一次正火后硬度就能達到 180HBS-227HBS，解決了現有技術所存在的正火加二到三次高溫回火熱處理工藝存在著工 藝較為復雜和成本較高等問題。但是該發明所得到的鋼材的晶粒粗大。
[0005] 為了使得到的鋼材一方面具有較高的強度，另一方面為防止鋼材內部的晶粒粗 大，需要開發一種20Cr2Ni4鋼的正火熱處理工藝。


【發明內容】

[0006] 本發明目的在于提供一種20Cr2Ni4鋼材的正火熱處理工藝，本發明所提供的工 藝較為簡單，成本較低，不僅硬度達到令人滿意的效果，而且解決了晶粒粗大的問題。
[0007] 本發明所提供的20Cr2Ni4鋼材的正火熱處理工藝，包括如下步驟：
[0008] (1)將爐溫設定為 800°C_980°C的爐內，例如為 810°C、830°C、845 °C、855 °C、 860 °C、870 °C、890 °C、900 °C、910 °C、930 °C、945 °C、950 °C、960 °C、975°C等，優選為 870°C_900°C，進一步優選為850°C_950°C，將鋼材放入，加熱到設定溫度后保溫；
[0009] (2)出爐后敞開整筐風冷；
[0010] (3)再將風冷后的鋼材放入爐內，爐溫設定為450-550°C，例如為460°C、470°C、 485°C、495°C、510°C、530°C、545°C等，優選為 470-530°C，進一步優選為 500-520°C，加熱至 設定溫度后保溫；
[0011] ⑷鋼材出爐后，用水快速冷卻。
[0012] 在熱處理工藝中進行二次回火，為后期的機加工和感應熱處理提供了良好的組織 和硬度，有效地避免了因不平衡組織快速加熱產生的裂紋；提高材料的綜合機械性能。采用 快速水冷則抑止了第二相的析出，防止了回火脆性。
[0013] 作為優選技術方案所述的正火熱處理工藝，步驟（1)中所述的保溫時間為l_6h， 例如為I. 2h、l. 4h、l. 5h、l. 7h、2. 5h、2. 8h、3. 0h、3. 4h、3. 8h、4.lh、4. 4h、· 4. 6h、5.lh、5. 6h、 5. 8h等。優選為2-4h，進一步優選為3h。
[0014] 作為優選技術方案所述的正火熱處理工藝，步驟（2)中所述的風冷時間為 10_15min,例如為 10. 5min、llmin、ll. 4min、ll. 8min、12. 4min、12. 6min、13. 5min、14. 2min、 14. 7min等，優選為 10_13min。
[0015] 作為優選技術方案所述的正火熱處理工藝，步驟（3)中所述的保溫時間為l-10h， 例如為I. 2h、l. 6h、2. 3h、2. 5h、2. 7h、3.lh、3. 5h、4. 0h、4. 9h、5. 6h、7.lh、7. 5h、8. 4h、9.Oh、 9. 5h等，優選為2-8h，進一步優選為4-6h。
[0016] 作為優選技術方案所述的正火熱處理工藝，步驟（4)中所述的用水冷卻時間為 2_5min,例如為 2. 2min、2. 4min、2. 6min、3.lmin、3. 3min、3. 5min、3. 9min、4. 2min、4. 3min、 4. 6min、4. 8min等，優選為 3_4min。
[0017] 本發明采用二次回火和水冷結合的熱處理工藝，一方面使獲得的鋼材硬度高，機 械性能好，另一方面得到的晶粒度令人滿意，同時加工工藝簡單，成本較低。

【具體實施方式】
[0018] 下面通過具體實施例，對本發明的技術方案作進一步具體的說明。
[0019] 實施例1
[0020] 20Cr2Ni4鋼材的正火熱處理工藝，包括如下步驟：
[0021] (1)將爐溫設定為800°C的爐內，將鋼材放入，加熱到設定溫度后保溫Ih;
[0022] (2)出爐后敞開整筐風冷IOmin;
[0023] (3)再將風冷后的鋼材放入爐內，爐溫設定為550°C，加熱至設定溫度后保溫5h;
[0024] (4)鋼材出爐后，用水快速冷卻2min。
[0025] 實施例2
[0026] 20Cr2Ni4鋼材的正火熱處理工藝，包括如下步驟：
[0027] (1)將爐溫設定為850°C的爐內，將鋼材放入，加熱到設定溫度后保溫3h;
[0028] (2)出爐后敞開整筐風冷13min;
[0029] (3)再將風冷后的鋼材放入爐內，爐溫設定為450°C，加熱至設定溫度后保溫IOh ;
[0030] (4)鋼材出爐后，用水快速冷卻3min。
[0031] 實施例3
[0032] 20Cr2Ni4鋼材的正火熱處理工藝，包括如下步驟：
[0033] (1)將爐溫設定為980°C的爐內，將鋼材放入，加熱到設定溫度后保溫4h;
[0034](2)出爐后敞開整筐風冷12min ;
[0035] (3)再將風冷后的鋼材放入爐內，爐溫設定為520°C，加熱至設定溫度后保溫2h;
[0036] ⑷鋼材出爐后，用水快速冷卻4min。
[0037] 實施例4
[0038] 20Cr2Ni4鋼材的正火熱處理工藝，包括如下步驟：
[0039] (1)將爐溫設定為900°C的爐內，將鋼材放入，加熱到設定溫度后保溫3h ;
[0040] (2)出爐后敞開整筐風冷IOmin;
[0041] (3)再將風冷后的鋼材放入爐內，爐溫設定為550°C，加熱至設定溫度后保溫5h;
[0042] (4)鋼材出爐后，用水快速冷卻2min。
[0043] 實施例5
[0044] 20Cr2Ni4鋼材的正火熱處理工藝，包括如下步驟：
[0045] (1)將爐溫設定為870°C的爐內，將鋼材放入，加熱到設定溫度后保溫6h;
[0046] (2)出爐后敞開整筐風冷15min;
[0047] (3)再將風冷后的鋼材放入爐內，爐溫設定為470°C，加熱至設定溫度后保溫7h;
[0048] (4)鋼材出爐后，用水快速冷卻5min。
[0049] 實施例6
[0050] 20Cr2Ni4鋼材的正火熱處理工藝，包括如下步驟：
[0051] (1)將爐溫設定為910°C的爐內，將鋼材放入，加熱到設定溫度后保溫a;
[0052] (2)出爐后敞開整筐風冷Ilmin;
[0053] (3)再將風冷后的鋼材放入爐內，爐溫設定為490°C，加熱至設定溫度后保溫3h;
[0054] (4)鋼材出爐后，用水快速冷卻3. 5min。
[0055] 實施例7
[0056] 20Cr2Ni4鋼材的正火熱處理工藝，包括如下步驟：
[0057] (1)將爐溫設定為810°C的爐內，將鋼材放入，加熱到設定溫度后保溫4h;
[0058] (2)出爐后敞開整筐風冷12min;
[0059] (3)再將風冷后的鋼材放入爐內，爐溫設定為540°C，加熱至設定溫度后保溫6h;
[0060] (4)鋼材出爐后，用水快速冷卻2min。
[0061] 實施例8
[0062] 20Cr2Ni4鋼材的正火熱處理工藝，包括如下步驟：
[0063] (1)將爐溫設定為840°C的爐內，將鋼材放入，加熱到設定溫度后保溫5h;
[0064] (2)出爐后敞開整筐風冷13min;
[0065] (3)再將風冷后的鋼材放入爐內，爐溫設定為490°C，加熱至設定溫度后保溫8h;
[0066] (4)鋼材出爐后，用水快速冷卻5min。
[0067] 性能測試
[0068] 根據GB231-84金屬布氏硬度試驗方法測定，GB/T6394-2002金屬平均晶粒度測定 法對實施例1至實施例5所得的鋼材進行硬度和晶粒度的測試，測試結果見表1。
[0069] 表 1
[0070]

【權利要求】
1. 一種20Cr2Ni4鋼材的正火熱處理工藝，包括如下步驟： (1) 將爐溫設定為800°C _980°C的爐內，將鋼材放入，加熱到設定溫度后保溫； (2) 出爐后敞開整筐風冷； (3) 再將風冷后的鋼材放入爐內，爐溫設定為450-550°C，加熱至設定溫度后保溫； (4) 鋼材出爐后，用水快速冷卻。
2. 根據權利要求1所述的正火熱處理工藝，其特征在于，步驟（1)中所述的爐溫為 850°C -950°C。
3. 根據權利要求1或2所述的正火熱處理工藝，其特征在于，步驟⑴中所述的爐溫為 870。。-900。。。
4. 根據權利要求1-3任一項所述的正火熱處理工藝，其特征在于，步驟（1)中所述的保 溫時間為l-6h。
5. 根據權利要求1-4任一項所述的正火熱處理工藝，其特征在于，步驟（1)中所述的保 溫時間為2-4h，優選3h。
6. 根據權利要求1-5任一項所述的正火熱處理工藝，其特征在于，步驟（2)中所述的風 冷時間為l〇_15min，優選為10-13min。
7. 根據權利要求1-6任一項所述的正火熱處理工藝，其特征在于，步驟（3)中所述的爐 溫為 470-530°C，優選為 500-520°C。
8. 根據權利要求1-7任一項所述的正火熱處理工藝，其特征在于，步驟（3)中所述的保 溫時間為l-l〇h，優選為2-8h，進一步優選為4-6h。
9. 根據權利要求1-8任一項所述的正火熱處理工藝，其特征在于，步驟（4)中所述的用 水冷卻時間為2_5min，優選為3_4min。
【文檔編號】C21D1/28GK104278134SQ201310293814
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2013年7月12日 優先權日:2013年7月12日
【發明者】李飛 申請人:無錫成博科技發展有限公司