一种大规格20CrMnMoB导轨热处理工艺的制作方法

一种大规格20crmnmob导轨热处理工艺
技术领域
1.本发明属于金属材料热处理技术领域，特别涉及一种有效解决大规格20crmnmob导轨热处理后变形、开裂及冷却不均匀现象的大规格20crmnmob导轨的热处理工艺。


背景技术：

2.目前在生产20crmnmob导轨中，因其规格较大，外形尺寸在560*280*7800左右，按照常规生产方式是在箱式电阻炉进行热处理，热处理后工件不仅变形严重而且存在淬火冷却不均匀现象，导致工件因变形严重无法精加工及全截面力学性能检测结果不均匀，出现不合格现象，
3.为了解决上述问题，通常采用增大精加工余量、淬火时开启最大淬火液搅拌装置等措施，但是效果甚微，增加精加工余量虽然解决了热处理后因工件变形无法精加工问题，但是造成生产成本浪费，生产成本至少增加10％；生产时采用淬火冷却力度较大的冷却水，导致工件因淬火冷却力度过大造成变形和开裂，同时，淬火时虽然开启最大淬火冷却水搅拌装置，但是由于工件不能翻转，并且搅拌装置是在工件下方，造成工件上下面出现冷却不均匀现象，因此，急需一种新的热处理工艺方法，解决生产中存在的技术问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足而提供一种不仅能够减小热处理后工件变形和开裂，降低加工余量，节约生产成本，减少废品损失，而且能够保证工件全截面力学性能均匀一致的大规格20crmnmob导轨的热处理工艺，有效解决大规格20crmnmob导轨热处理后变形、开裂及冷却不均匀现象。
5.为达上述发明目的，本发明采用如下技术方案：一种大规格20crmnmob导轨的热处理工艺，包括如下工艺步骤：
6.步骤1)、在距工件冒口端的中间部位加工出中心孔，热处理时采用穿杆穿过中心孔将工件吊挂放置加热炉中，执行完步骤1)准备执行淬火；
7.步骤2)、淬火：工件入炉时加热炉炉温≤450℃，以≤20℃/h～100℃/h的升温速度升温至500℃～700℃，进行保温2h～8h，然后以≤50℃/h～100℃/h升温速度升温至850℃～950℃，进行保温5h～15h，随后出炉淬火冷却，执行完步骤2)将工件装入加热炉中进行高温回火；
8.步骤3)、高温回火：工件入炉时加热炉炉温≤450℃，以≤50℃/h～100℃/h升温速度升温至500℃～650℃，进行保温10h～30h，随后以≤30℃/h降温速度随炉降温，降温至400℃～450℃出炉，然后空冷至室温，执行完步骤3)将工件装入加热炉中执行低温回火；
9.步骤4)、低温回火：工件入炉时加热炉炉温≤450℃，以≤50℃/h～100℃/h升温速度升温至450℃～600℃，进行保温10h～30h，随后以≤30℃/h降温速度随炉降温，降温至350℃～400℃出炉，然后空冷至室温。
10.在步骤1)中，所述中心孔是在距工件冒口端200mm处的试料中间部位加工出的一
个φ170mm的中心孔，所述热处理时采用的穿杆是φ165mm的穿杆，该穿杆穿过中心孔将工件吊挂放置12米深井式加热炉中。
11.在步骤2)中，所述出炉淬火冷却是指首先将工件出炉预冷100s～230s，然后用浓度为9％～15％，液温在20℃～50℃的水基液淬火液进行冷却40min～100min，执行完淬火将工件装入12米深井式加热炉炉中准备进行高温回火。
12.在步骤2)、3)中，所述加热炉为12米深井式加热炉。
13.本发明与现有技术相比，具有下述优点：
14.1、在不增加生产成本的情况下，利用导轨自带的检测试料部位，加工出吊挂孔，将工件吊挂放置12米深的井式加热炉进行悬空吊挂生产，可减小热处理加热和淬火过程工件变形；
15.2、采用限速升温及阶梯保温方式保证工件整体加热均匀一致，减小工件内外温差，降低工件内部热应力，避免工件变形和开裂；
16.3、较现有技术采用的淬火冷却水淬火相比，此发明淬火时采用浓度为9％～15％，液温在20℃～50℃的水基液进行淬火冷却，不仅能够保证淬火效果和均匀性而且降低因淬火应力过大导致工件变形及开裂问题；
17.4、回火结束后采用限速随炉冷却，能够有效去除工件内部应力，避免精加工过程变形。按本发明生产的20crmnmob导轨，热处理后工件变形较小且全截面力学性能均匀一致，检测结果合格。
附图说明
18.图1为本发明的工件中心孔加工示意图。
19.图2为本发明的热处理工艺图之一。
20.图3为本发明的热处理工艺图之二。
21.图4为本发明的热处理工艺图之三。
具体实施方式
22.实施例1：一种大规格20crmnmob导轨的热处理工艺。
23.钢种：20crmnmob
24.化学成分：c＝0.19％，si＝0.27％，mn＝1.39％，cr＝1.69％，ni＝0.27％，s＝0.002％，p＝0.012％，mo＝0.49％，b＝0.0028％。
25.规格：560*230mm*7895mm
26.热处理工艺步骤如下：
27.步骤1)、在距工件冒口端200mm处的试料中间部位加工出一个φ170mm的中心孔，热处理时采用φ165mm的穿杆穿过中心孔将工件吊挂放置12米深井式炉加热炉；
28.步骤2)、待步骤1)结束后，执行淬火：工件入炉时加热炉炉温≤450℃，以≤50℃/h～70℃/h的升温速度升温至550℃～570℃，进行保温2h～4h，然后以≤50℃/h～70℃/h升温速度升温至880℃～900℃，进行保温5h～15h，随后出炉淬火冷却：先出炉预冷150s～170s，然后用浓度为9％～10％，液温在25℃～30℃的水基液淬火液进行冷却50min～60min；
29.步骤3)、待步骤2)结束后，将工件装入加热炉炉中执行高温回火，高温回火：工件入炉时加热炉炉温≤450℃，以≤50℃/h～70℃/h升温速度升温至550℃～560℃，进行保温12h～15h，随后以≤30℃/h降温速度随炉降温，降温至400℃～450℃出炉，然后空冷至室温，执行完步骤3)将工件装入加热炉中执行低温回火；
30.步骤4)、待步骤3)结束后，将工件装入加热炉炉中执行低温回火，低温回火：工件入炉时加热炉炉温≤450℃，以≤50℃/h～70℃/h升温速度升温至500℃～520℃，进行保温12h～15h，随后以≤30℃/h降温速度随炉降温，降温至350℃～400℃出炉，然后空冷至室温。
31.按照上述热处理工艺生产后，工件变形较小，检测结果如表1所示：
32.表1检测结果
[0033][0034][0035]
通过本发明一种大规格20crmnmob导轨的热处理工艺生产后，力学性能检测结果满足要求。
[0036]
实施例2：一种大规格20crmnmob导轨的热处理工艺。
[0037]
钢种：20crmnmob
[0038]
化学成分：c＝0.18％，si＝0.27％，mn＝1.38％，cr＝1.67％，ni＝0.08％，s＝0.003％，p＝0.011％，mo＝0.5％，b＝0.0019％。
[0039]
规格：560*280mm*7800mm
[0040]
热处理工艺步骤如下：
[0041]
步骤1)、在距工件冒口端200mm处的试料中间部位加工出一个φ170mm的中心孔，热处理时采用φ165mm的穿杆穿过中心孔将工件吊挂放置12米深井式炉加热炉；
[0042]
步骤2)、待步骤1)结束后，执行淬火：工件入炉时加热炉炉温≤450℃，以≤50℃/h～70℃/h的升温速度升温至550℃～570℃，进行保温2h～4h，然后以≤50℃/h～70℃/h升温速度升温至880℃～900℃，进行保温5h～15h，随后出炉淬火冷却：先出炉预冷150s～170s，然后用浓度为9％～10％，液温在25℃～30℃的水基液淬火液进行冷却50min～60min；
[0043]
步骤3)、待步骤2)结束后，将工件装入加热炉炉中执行高温回火，高温回火：工件入炉时加热炉炉温≤450℃，以≤50℃/h～70℃/h升温速度升温至550℃～560℃，进行保温12h～15h，随后以≤30℃/h降温速度随炉降温，降温至400℃～450℃出炉，然后空冷至室温，执行完步骤3)将工件装入加热炉中执行低温回火；
[0044]
步骤4)、待步骤3)结束后，将工件装入加热炉炉中执行低温回火，低温回火：工件入炉时加热炉炉温≤450℃，以≤50℃/h～70℃/h升温速度升温至500℃～520℃，进行保温12h～15h，随后以≤30℃/h降温速度随炉降温，降温至350℃～400℃出炉，然后空冷至室
温。
[0045]
按照上述热处理工艺生产后，工件变形较小，检测结果如表2所示：
[0046]
表2检测结果
[0047][0048]
通过本发明一种大规格20crmnmob导轨的热处理工艺生产后，力学性能检测结果满足要求。