一种基于连续式等温正火炉的超低硬度退火方法与流程

本发明涉及精密锻件热处理工艺，具体为一种基于连续式等温正火炉的超低硬度退火方法。

背景技术：

1、当前汽车传动、工程机械、轨道交通等高端制造领域，对精锻件毛坯的退火热处理性能要求持续升级，核心趋向超低硬度、低离散度、高兼容性及高质量稳定性。传统行业对精锻件毛坯退火常规硬度要求为140hb-170hb，且未设置明确的硬度散差标准；而高端制造场景对精锻件提出了严苛的精细化指标，要求退火硬度控制在130hb-150hb超低硬度区间，同时需满足单件硬度均匀性≤8hb、整批硬度均匀性≤12hb，热锻与退火总氧化皮厚度≤0.35mm，此外还对金相组织、晶粒度、带状组织等微观结构提出了精准控制要求。

2、现阶段精锻件毛坯退火热处理多采用专用退火炉，企业现有核心生产设备为连续辊底式等温正火炉，该设备专为低碳合金钢齿轮锻件毛坯等温正火工艺设计，直接用于超低硬度退火生产存在诸多技术瓶颈。其一，设备固有结构导致冷却速度无法适配超低硬度退火工艺需求，奥氏体转变过程失控，难以将工件硬度稳定控制在130hb-150hb目标区间。其二，缺乏多材料标准化适配工艺方案，不同成分、不同淬透性的材料共线生产时，硬度波动较大，无法满足高低散差控制指标。其三，设备无全炉保护气氛，热处理过程中工件氧化皮厚度易超标，且易产生带状等异常金相组织，劣化精锻件后续冷锻加工性能。其四，传统专用箱式退火炉存在产能低、设备投入大、生产效率低的问题，加工成本达1-1.5元/千克，生产成本居高不下。

3、目前行业内尚未形成基于连续辊底式等温正火炉生产线的成熟超低硬度退火工艺方案，存在明显的技术空白，亟需通过工艺重构、参数优化及检测标准化，突破现有设备的工艺应用局限。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于连续式等温正火炉的超低硬度退火方法，以解决现有设备无法兼容多材料精锻件超低硬度高精度退火的技术问题。

2、本发明是通过以下技术方案来实现：

3、本发明提供了一种基于连续式等温正火炉的超低硬度退火方法，包括：

4、对连续式等温正火炉进行密封保温检修、炉温校准及冷却风路参数归零调试，得到具备稳定炉温、密封保温及退火缓冷条件的炉体工作状态；

5、基于炉体工作状态按照预设排布方式及装载量标准摆放精锻件，得到受热均匀、预留散热间隙、无堆叠卡料的工件装载结构；

6、基于工件装载结构依次开展高温完全奥氏体化退火、等温球化退火处理，通过精准控温保温实现奥氏体充分转变，完成工件基体组织球化细化；

7、针对完成基体组织球化细化的工件依次执行炉内低速冷却、限定温度出炉、工位自然空冷处理，使工件平稳冷却至室温；

8、在高温退火加工过程中，匹配奥氏体化低温加热工艺，依托无全炉氮气保护的设备条件精准控制工件高温氧化速率，限定工件热锻与退火总氧化皮厚度；

9、基于稳态退火、冷却及控氧工艺，以基准退火工艺为基础，结合不同材质淬透性差异进行参数修正，得到多品类精锻件在同一生产线稳定产出超低硬度合格工件。

10、优选的，获得具备稳定炉温、密封保温及退火缓冷条件的炉体工作状态的具体操作包括：

11、检修速冷室至等温炉的转料小车保温层，保证设备密封保温、减少工件转移温降，控制炉温均匀性≤±10℃；清空高温炉内零件，将炉温调整至设定值并维持在允许偏差范围；

12、将速冷室吹风时间和风机转速均调至0，关闭强吹风，匹配退火工艺缓冷需求。

13、优选的，基于炉体工作状态按照预设排布方式及装载量标准摆放精锻件，得到受热均匀、预留散热间隙、无堆叠卡料的工件装载结构的具体方式包括：

14、精锻件两小端面相对多层整齐摆放，最上层锻件靠料盘中间对齐摆放，锻件间预留通风散热空隙，避免完全重叠卡料；

15、单盘装盘量不超过额定装量，满炉装载严格匹配工艺参数，装盘量不足时将锻件集中堆放于料盘中间，模拟满盘装载层数。

16、优选的，所述基于工件装载结构依次开展高温完全奥氏体化退火、等温球化退火处理的具体工艺为：将装载完成的工件送入高温炉实施完全奥氏体化退火，之后转运至等温炉实施等温球化退火，精准控制加热温度与保温时间，使工件发生充分奥氏体转变并完成基体组织球化细化。

17、优选的，所述炉内低速冷却的具体控制方式为：高温炉、等温炉冷却速度严格按预设参数执行，等温炉全程冷却速度≤50℃/h。

18、优选的，限定温度出炉具体控制为：工件出炉温度不高于680℃。

19、优选的，所述工位自然空冷处理的具体处理方式为：

20、工件出炉后风冷台冷却时间设为0s，将料盘移至自然空冷；或关闭风冷台电机电源、封闭进气口，在风冷台内以设备最长允许时间自然空冷。

21、优选的，工件平稳冷却至室温后，对工件进行质量检测的具体要求为：

22、工件需完全冷却至室温后，进行硬度检测与金相检验作业。

23、优选的，在高温退火加工过程中，匹配奥氏体化低温加热工艺的具体过程包括：

24、将高温炉完全奥氏体化温度控制在880℃，高于材料ac3线30-50℃，在保障奥氏体充分转变的同时降低高温氧化速率，使热锻与退火总氧化皮厚度≤0.35mm。

25、优选的，基于稳态工艺进行多材质参数修正适配的具体方式为：

26、以20crmntih3高淬透性材料工艺为基准，结合8620rh低淬透性材料、f0111特殊成分材料的淬透性差异，采用基准工艺叠加调整系数的方式优化工艺参数，三种材料共线加工后硬度均可稳定控制在130hb-150hb区间，满足超低硬度及硬度散差要求。

27、与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

28、本发明提供了一种基于连续式等温正火炉的超低硬度退火方法，可将8620rh、20crmntih3、f0111三种材料精锻件退火硬度稳定控制在130hb-150hb，实现单件硬度均匀性≤8hb、整批硬度均匀性≤12hb，满足高端制造超低硬度、低离散度的使用需求，同时能够得到均匀铁素体、珠光体、碳化物的金相组织，避免出现异常组织，实现带状组织、晶粒度、氧化皮厚度以及脱碳层的有效控制，改善精锻件后续冷锻加工性能，保障冷锻后齿部精度，通过基准工艺结合调整系数的参数修正模式，实现不同淬透性材料共线退火生产，减少设备参数频繁调整，降低操作人员技能门槛，提高设备利用率，适配企业降本增效的生产需要，在不更换设备核心部件的前提下依靠工艺重构与标准化操作完成生产改造，大幅降低设备投入，工艺方案可复制便于行业推广，同时本工艺能够释放生产线退火产能，匹配冷锻生产线设计产能，替代外协退火业务，有效降低单件加工成本，缩短产品交付周期，提升客户满意度，还可依托生产过程建立工艺参数、金相组织与硬度值之间的关联数据库，对产品质量进行预判与调控，进一步提升整体生产质量稳定性与生产效率。

1.一种基于连续式等温正火炉的超低硬度退火方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种基于连续式等温正火炉的超低硬度退火方法，其特征在于，获得具备稳定炉温、密封保温及退火缓冷条件的炉体工作状态的具体操作包括：

3.根据权利要求1所述的一种基于连续式等温正火炉的超低硬度退火方法，其特征在于，基于炉体工作状态按照预设排布方式及装载量标准摆放精锻件，得到受热均匀、预留散热间隙、无堆叠卡料的工件装载结构的具体方式包括：

4.根据权利要求1所述的一种基于连续式等温正火炉的超低硬度退火方法，其特征在于，所述基于工件装载结构依次开展高温完全奥氏体化退火、等温球化退火处理的具体工艺为：将装载完成的工件送入高温炉实施完全奥氏体化退火，之后转运至等温炉实施等温球化退火，精准控制加热温度与保温时间，使工件发生充分奥氏体转变并完成基体组织球化细化。

5.根据权利要求1所述的一种基于连续式等温正火炉的超低硬度退火方法，其特征在于，所述炉内低速冷却的具体控制方式为：高温炉、等温炉冷却速度严格按预设参数执行，等温炉全程冷却速度≤50℃/h。

6.根据权利要求1所述的一种基于连续式等温正火炉的超低硬度退火方法，其特征在于，限定温度出炉具体控制为：工件出炉温度不高于680℃。

7.根据权利要求1所述的一种基于连续式等温正火炉的超低硬度退火方法，其特征在于，所述工位自然空冷处理的具体处理方式为：

8.根据权利要求1所述的一种基于连续式等温正火炉的超低硬度退火方法，其特征在于，工件平稳冷却至室温后，对工件进行质量检测的具体要求为：

9.根据权利要求1所述的一种基于连续式等温正火炉的超低硬度退火方法，其特征在于，在高温退火加工过程中，匹配奥氏体化低温加热工艺的具体过程包括：

10.根据权利要求1所述的一种基于连续式等温正火炉的超低硬度退火方法，其特征在于，基于稳态工艺进行多材质参数修正适配的具体方式为：