权利要求
1.降低20CrMnTiH钢硬度的球化退火工艺,其特征在于,包括以下步骤:首先将钢材投入辊底式无氧化退火炉中加热至780~800℃后保温8~10小时;然后钢材进入700~720℃温度范围内等温6~8小时;等温结束后按照<35℃/h的冷却速度使钢材降温至450℃;最后进入退火炉的快速冷却区域,通过快速冷却后,钢材的温度降至100℃以下,出炉收集。2.根据权利要求1所述降低20CrMnTiH钢硬度的球化退火工艺,其特征在于,在所述快速冷却区域的快速冷却速度为40~70℃/h。 3.根据权利要求1所述降低20CrMnTiH钢硬度的球化退火工艺,其特征在于,所述20CrMnTiH钢材经过球化退火后硬度降低至140HB以下。 4.根据权利要求1所述降低20CrMnTiH钢硬度的球化退火工艺,其特征在于,所述钢材在780~800℃的温度范围保温8小时。 5.根据权利要求1所述降低20CrMnTiH钢硬度的球化退火工艺,其特征在于,所述钢材在700~720℃的温度范围等温8小时。 6.根据权利要求1所述降低20CrMnTiH钢硬度的球化退火工艺,其特征在于,所述快速冷却采用风冷。 7.采用权利要求1-6任一项所述球化退火工艺生产制得的20CrMnTiH钢。
说明书
降低20CrMnTiH钢硬度的球化退火工艺
技术领域
本发明属于冶金工程的技术领域,具体的涉及一种降低20CrMnTiH钢硬度的球化退火工艺。
背景技术
20CrMnTiH钢是一种使用范围较广的齿轮钢,目前加工齿轮的工艺一般为冷挤压成型工艺,这就要求20CrMnTiH钢具备低硬度,若硬度较高则会影响冷挤压成型,且容易出现断裂、裂纹等缺陷,影响生产。冷挤压成型工艺要求20CrMnTiH钢的布氏硬度≤140HB,且具有较好的硬度均匀性,内部组织均匀,钢材表面脱碳层厚度浅的特点。
20CrMnTiH钢的成分已基本固定,退火成为现有降低钢材硬度的有效手段。若采用去应力退火则无法满足≤140HB的硬度指标;若采用完全退火则会恶化齿轮钢的带状组织,进而影响齿轮的使用性能;因此只能采取球化退火,得到易于塑形加工的球化组织。
目前20CrMnTiH常规的球化退火工艺是通过坑式退火炉或台车式退火炉实现的,存在单次钢材装入量大;退火过程升温、降温速度缓慢;钢材温度不均匀,且周期长;硬度指标均匀性差的问题。因此亟需一种设计合理的退火工艺以有效降低20CrMnTiH钢硬度。
发明内容
本发明的目的在于针对上述存在的缺陷而提供一种降低20CrMnTiH钢硬度的球化退火工艺,该工艺在辊底式无氧化退火炉中进行退火,可以有效地降低20CrMnTiH钢的硬度,且连续生产,具有生产效率高,成本低的特点,且钢材硬度均匀性好,氧化铁皮少。
本发明的技术方案为:一种降低20CrMnTiH钢硬度的球化退火工艺,包括以下步骤:首先将钢材投入辊底式无氧化退火炉中加热至780~800℃后保温8~10小时;然后钢材进入700~720℃温度范围内等温6~8小时;等温结束后按照<35℃/h的冷却速度使钢材降温至450℃;最后进入退火炉的快速冷却区域,通过快速冷却后,钢材的温度降至100℃以下,出炉收集。该球化退火工艺主要为了减少20CrMnTiH钢冷挤变形的抗力和降低冷挤开裂的几率,其机理是球化组织有利于冷挤变形时的滑移,因而适合较大变形的冷挤工艺。由于球化组织的球状珠光体及少量球化碳化物减少了滑移抗力,成形后的残余应力也较片状类珠光体小得多,还可以消除随后热处理过大的变形及开裂。该20CrMnTiH的球化退火工艺在780~800℃的温度范围不完全奥氏体化保温一段时间,将20CrMnTiH钢的珠光体组织转变为不完全奥氏体化组织及不溶解的碳化物组织;然后再经过700~720℃等温一段时间,以碳化物组织为核形成球状珠光体,降低20CrMnTiH硬度,提高其塑形。
所述降低20CrMnTiH钢硬度的球化退火工艺中在快速冷却区域的快速冷却速度为40~70℃/h。
所述降低20CrMnTiH钢硬度的球化退火工艺中20CrMnTiH钢材经过球化退火后硬度降低至140HB以下。
所述降低20CrMnTiH钢硬度的球化退火工艺中钢材在780~800℃的温度范围保温8小时。
所述降低20CrMnTiH钢硬度的球化退火工艺中钢材在700~720℃的温度范围等温8小时。
所述降低20CrMnTiH钢硬度的球化退火工艺中快速冷却采用风冷。
一种采用所述球化退火工艺生产制得的20CrMnTiH钢。
本发明的有益效果为:本发明所述球化退火工艺实现了20CrMnTiH钢材的连续退火热处理生产,具有生产效率高、成本低、硬度均匀、氧化铁皮少的特点。本发明针对20CrMnTiH钢材的特性,创新性设计合理的保温温度、保温时间、温降速度以及快冷前温度,可以有效降低20CrMnTiH钢材的硬度,满足20CrMnTiH钢材经过退火后的布氏硬度降低至140HB以下,满足冷挤压成型工艺对20CrMnTiH钢材的要求。
球化效果与奥氏体化时间及等温时间息息相关,因此通过本发明所设计的球化退火工艺控制不完全奥氏体化时间在8~10h,控制等温时间为6~8h,球化率较高,硬度低。按照JB/T5074-2007标准,退火后20CrMnTiH钢材组织满足球化体等级≥3.0级。
附图说明
图1为钢材经过实施例1所述球化退火工艺的20CrMnTiH钢硬度检验照片。
图2为钢材经过实施例2所述球化退火工艺的20CrMnTiH钢硬度检验照片。
图3为钢材经过实施例3所述球化退火工艺的20CrMnTiH钢硬度检验照片。
图4为钢材经过实施例4所述球化退火工艺的20CrMnTiH钢硬度检验照片。
图5为本发明所述20CrMnTiH退火工艺曲线。
图6为钢材经过实施例1所述球化退火后的金相组织图(500倍)。
图7为钢材经过实施例2所述球化退火后的金相组织图(500倍)。
图8为钢材经过实施例3所述球化退火后的金相组织图(500倍)。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
所述降低20CrMnTiH钢硬度的球化退火工艺,包括以下步骤:首先将钢材投入辊底式无氧化退火炉中加热至780℃后保温8小时;然后钢材在700℃等温8小时;等温结束后按照<35℃/h的冷却速度使钢材降温至450℃;最后进入退火炉的快速冷却区域,以冷却速度40~70℃/h快速冷却后,钢材的温度降至100℃以下,出炉收集。
取样后使用布氏硬度计硬度检验,压点直径在5.09~5.15mm,查表得出硬度在134~137HB之间。
实施例2
所述降低20CrMnTiH钢硬度的球化退火工艺,包括以下步骤:首先将钢材投入辊底式无氧化退火炉中加热至800℃后保温8小时;然后钢材在700℃等温8小时;等温结束后按照<35℃/h的冷却速度使钢材降温至450℃;最后进入退火炉的快速冷却区域,以冷却速度40~70℃/h快速冷却后,钢材的温度降至100℃以下,出炉收集。
取样后使用布氏硬度计硬度检验,压点直径在5.11~5.23mm,查表得出硬度在129~136HB之间。
实施例3
所述降低20CrMnTiH钢硬度的球化退火工艺,包括以下步骤:首先将钢材投入辊底式无氧化退火炉中加热至780℃后保温10小时;然后钢材在700℃等温6小时;等温结束后按照<35℃/h的冷却速度使钢材降温至450℃;最后进入退火炉的快速冷却区域,以冷却速度40~70℃/h快速冷却后,钢材的温度降至100℃以下,出炉收集。
取样后使用布氏硬度计硬度检验,压点直径在5.18~5.20mm,查表得出硬度在131~132HB之间。
实施例4
所述降低20CrMnTiH钢硬度的球化退火工艺,包括以下步骤:首先将钢材投入辊底式无氧化退火炉中加热至780℃后保温8小时;然后钢材在720℃等温8小时;等温结束后按照<35℃/h的冷却速度使钢材降温至450℃;最后进入退火炉的快速冷却区域,以冷却速度40~70℃/h快速冷却后,钢材的温度降至100℃以下,出炉收集。
取样后使用布氏硬度计硬度检验,压点直径在5.15~5.18mm,查表得出硬度在132~134HB之间。
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