5CrNiMo钢壳体大锻件的热处理工艺 材料热处理 ?经验交流? 5CrNiMo钢壳体大锻件 HeatTreatmentProcessofShellLargeForging 的热处理工艺 PartsMadefrom5CrNiMo 李守杰.姚亚平 f1.河南中原特殊钢集团有限

　　公司热处理厂,河南济源454650; 2.济源职业技术学院机电系.河南济源454650) 中图分类号:TG162.8文献标识码:B文章编号:1001-3814(2007)14-0085-02 某厂轧制铜板用的模具——壳体材料为 5CrNiMo,其化学成分(质量分数,%)为:0.57C, O.26Si,O.59Mn,O.007S,O.019P,O.56Cr,1.46Ni, 0.16Mo,

　　面硬度要求33,38HRC,壳体形状为 圆柱环型工件,外形尺寸为西14Onllil~1000mm, 表面有一30mm宽凹槽,因5CrNiMo钢的淬透 性很好,为避免淬裂,决定采用预冷淬火工艺. 1壳体的热处理工艺 1.1加热温度及保温时间 5CrNiMo钢高温淬火温度为890~910?,本 工艺选用880?,淬火介质为N32机油. 大锻件的加热应采用阶梯加热方式,以防内 外温差过大,造成工件变形和开裂.大锻件的中间 保持温度选择一般原则是在相变点以下,大都选 择在650?左右,本工艺预热温度采用600, 650~C,预热时间按工件有效厚度计算(O.6min/mm), 壳体的有效厚度为壁厚的1,1.5倍(壳体壁厚 450mm).通过中间保持使内外温差减小,为相变 作准备,使相变在锻件截面上均匀进行,还可以避 免产生较大的组织应力.为减少热应力,中间保 持后的升温采用限速升温,一般大锻件限速升温 速度为30~80?/h,这里采用6O?/h.因大锻件 内外存在较大温差.到达淬火温度后,需要一定时 间使内外温度一致,这段时间即为大锻件的均温 时间.均温时间一般采用目测或保温时间延长一 半作为均温时间,本工艺采用保温时间延长一半 作为整个工件透烧时间.大锻件的保温时间按有 收稿日期:2007.02.12 作者简介:李守杰(1974.),男,河南确山人,工程师; 电线;E-mail: 效壁厚计算(1h/100mrn)t. 1.2冷却 对于大型模具,为减小淬火应力,避免淬火缺 陷的产生,可采用淬火前预冷或分级淬火,本工艺 采用淬火前预冷.壳体从加热炉中取出后在空气 中预冷到75O,8o0?,然后再淬入30~80?的油 中,直至壳体温度降至比点稍低的温度时,从 油中取出放入回火炉.根据壳体的有效壁厚,选择 在空气中预冷时间12min,油冷100mini21. 1.3回火 5CrNiMo钢淬火后,切忌带温直接升温回火. 应先在300?左右均温后再升到回火温度,以使 工件心部的奥氏体先转变为下贝氏体,然后再升 温回火,这样可避免上贝氏体产生.壳体入回火炉 后,在(280+20)~C保温3h,以使心部奥氏体充分 转变[3】.为减小壳体的内外温差,在280?保温后 采用限速升温,以8O?/h的速度升温至回火温 度.根据硬度要求及硬度与回火温度的关系,确定 第一次回火温度为490?,第二次回火温度比第 一 次回火温度低2O?,为减轻回火脆性,两次回 火后均采用油冷.为了消除油冷产生的应力,在 170?回火一次以消除此应力.因回火温度较低, 均温时无法看出工件的火色,为保证均温效果, 将回火保温时间延长一半来作为均温时间.在实 际生产中,回火保温时间按100mm有效厚度保 温2h计算【4]. 5CrNiMo钢壳体的热处理工艺曲线热处理后的壳体表面硬度 《热加工工艺》2007年第36卷第14期 材料热处理 图1热处理工艺曲线Thecurvesofheattreatmentprocess 第二次回火后,在壳体长度方向测两点洛氏 硬度,硬度值为34.8,35.3HRC,均在33~38HRC 范围内,较好地满足了用户要求,达到了预期效 果,说明本工艺对处理壳体大锻件是适合的. 3工艺执行结果及

　　由壳体有效壁厚可知,壳体属于大型模具,而 大型模具由于尺寸较大,淬火时的应力和变形比 较大,此外工作时受交变应力作用,会产生疲劳破 坏,需要有较高的韧性.因此,硬度以35~38HRC 为宜.壳体经本工艺热处理后表面硬度为34.8, 35.3HRC,具有良好的综合力学性能和组织. 5CrNiMo钢经880?加热,油冷后淬火后的组织 为板条马氏体及一定量的残余奥氏体,两次回火 后的组织为回火索氏体+回火托氏体+下贝氏体+ 少量的残余奥氏体[3].这种回火组织使模具具有 良好的综合力学性能. 4结论 5CrNiMo钢壳体经880?高温预冷淬火, 460,500?两次回火处理后,表面硬度为35 HRC,满足了技术条件要求,且硬度比较均匀.本 工艺在大批量的生产中也得到了很好的验证.因 此,本工艺能满足壳体的热处理要求. 参考文献: [1】崔岜.钢铁材料及有色金属材料[M】.北京:机械工业出版社, l981.129—201. [2】徐进,姜先番,陈再枝,等.模具钢[M】.北京:冶金工业出版社, l998.230—235. [3】蔡美良,丁惠麟,孟沪龙,等.新编工模具钢金相热处理[M】.北 京:机械工业出版社.2001.140.143. [4】康大韬,叶国斌.大型锻件材料及热处理[M】.龙门

　　局,1998.田 (上接第81页) or——————_蠢石 cNr——————百 1r————— TN2r————— 肖r———,r————— Voo.. I口l3 ,t? ,m 图6热处理工艺第一阶段 Fig.6Programtestofheat-treatmentcraftsfirststep CN1共同决定第一阶段的保温时间为:8x30 min=240min(即4h). (3)应用效果通过对热处理炉温度控制程 序的调试与仿真,结果表明控制程序是正确的.使 用改造后的箱式热处理炉对金属试样进行热处理 实验,结果表明对热处理炉的改造设计是基本成 功的.与改造前的位式调节热处理炉相比,采用 PLC控制的热处理炉测温精度更高,炉腔内的温 度分布更均匀,程序控制可靠,能有效保证金属热 处理的质量. 4结语 提出了热处理炉温度控制系统设计的总体方 案,完成热处理炉温度控制系统的硬件设计,程序 设计和调试.以对45钢零件进行等温球化退火处 理为例,说明箱式热处理炉温度控制系统的应用. 应用结果表明,热处理炉温度自动控制系统的改 造设计是成功的. 参考文献: [1】吴光英,吴光治,孙桂华.新型热处理电炉[M】.北京:国防工 业出版社.1993. [2】中国热处理行业协会,机械工业技术交易中心.当代热处理 技术与工艺装备精品集[M】.北京:机械工业出版社,2002. [3】顾战松,陈铁年.可编程控制器原理与应用[M】.北京:国防工 业出版社.1996. [4】何希才.传感器及其应用[M】.北京:国防工业出版社,2001.田 《热k-r_-r_艺》2007年第36卷第l4期

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