專利名稱：：42CrMoE熱處理工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于往復(fù)式壓縮機(jī)用42CrMoE材料熱處理工藝，適用于所有往復(fù)式壓縮機(jī)采用42CrMoE活塞桿熱處理工藝。也可應(yīng)用于要求硬度高、耐磨性耐腐蝕機(jī)械設(shè)備。
背景技術(shù)：
：目前，往復(fù)式壓縮機(jī)用42CrMoE活塞桿熱處理工藝包含鍛壓成型、正火、調(diào)質(zhì)、消應(yīng)力、高頻淬火及低溫回火熱處理工藝，表面硬化硬度只能達(dá)到HRC50左右，耐磨性很差。用戶提出提高42CrMoE活塞桿表面硬度和耐磨性的要求。如果采用傳統(tǒng)的熱處理方法提高硬度值往往會(huì)造成表面淬火裂紋的產(chǎn)生而報(bào)廢或是在用戶運(yùn)行過(guò)程中斷裂，給用戶造成巨大的直接或間接的經(jīng)濟(jì)損失。42CrMoE活塞桿高頻淬火表面硬化其耐鵬腐蝕性很差，特別是在沿海地區(qū)大氣中酸鹽性很嚴(yán)重，在42CrMoE活塞桿表面形成點(diǎn)蝕或是裂紋而報(bào)廢
發(fā)明內(nèi)容-本發(fā)明的目的在于克服上述傳統(tǒng)技術(shù)的不足，提供一種往復(fù)式壓縮機(jī)用42CrMoE熱處理工藝，解決42CrMoE活塞桿采用傳統(tǒng)表面熱處5里所產(chǎn)生的裂紋、硬化硬度低、耐磨性耐Kfc腐蝕性差等問(wèn)題。本發(fā)明工藝能提高42QMoE活塞桿表面硬度達(dá)到HRC60以上，耐磨性提高34%，耐腐蝕性能(耐,腐蝕)提高40%左右。為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)方案包括將42CrMoE材料鍛壓成型、正火、調(diào)質(zhì)、消應(yīng)力、氮化、中頻或高頻淬火及低溫回火熱處理。主要?dú)i驟如下(1)正火將42CrMoE材料置于電阻爐內(nèi)加熱到880。C士1(TC保溫24小時(shí)，出爐空冷至室溫。(2)機(jī)加工后進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，電阻爐內(nèi)加熱到85(TC88(TC保溫26小時(shí)，出爐油冷至室溫；轉(zhuǎn)入回火爐內(nèi)加熱到560"600"保溫2.56.5小時(shí)，出爐空7令至室溫。(3)半精加工后進(jìn)行540。C570。C保溫35小時(shí)的消應(yīng)力處理，爐冷至室溫；粗磨留量0.150.20毫米。(4)清洗材料表面置于添加活性稀土的氮化爐內(nèi)，進(jìn)行預(yù)氧化處理從45CTC開(kāi)始升溫到510。C520。C，開(kāi)始供氨，氨分解率18%25%，爐壓5070毫米水柱，保溫1620小時(shí)；再升溫到54(TC55(TC氨分解率30%55%，爐壓6080毫米水柱，保溫1620小時(shí)，爐冷到25(TC以下出爐空冷至室溫，總氮化層深0.40.7毫米，硬度HV480520。本發(fā)明中，活性稀土為用于氮化的常規(guī)市售產(chǎn)品，活性稀土原子起到潔凈活化金屬表面、催化劑作用，加速[N]原子在金屬表層擴(kuò)散、提高金屬表面活性原子濃度，為網(wǎng)原子大量滲入金屬提供通道，加快滲速。(5)不經(jīng)加工而進(jìn)行中頻或高頻淬火處理，感應(yīng)加熱到83(TC85(TC，采用7jC溶性淬火劑進(jìn)行噴射冷卻，淬硬層深1.52.0毫米，淬火后進(jìn)行校直處理。然后，在240。C280。C回火，保溫時(shí)間12小時(shí)，硬度HRC60以上。戶腿水溶性淬火劑可以為PAG類水溶性淬火劑，如質(zhì)量濃度為3%5%的聚敏K溶液。本發(fā)明工藝與現(xiàn)有技斜目比，具有以下技術(shù)效果1、提高表面硬度和耐磨性，降低產(chǎn)生淬火裂紋。用本發(fā)明工藝處理的42CrMoE鋼材料，表面硬度值達(dá)到HRC60以上，表面層深達(dá)1.8毫米以上。傳統(tǒng)高頻淬火表面硬度值僅在HRC50左右，氮化處理表面硬度HV500上下，層深也只有0.5左右。傳統(tǒng)高頻淬火表面形成的是淬火馬氏體組織(圖)，經(jīng)過(guò)低溫回火使用。淬火過(guò)程中需要加熱到88(TC90(TC噴液冷卻，加熱溫度高存在隱形淬火裂紋危險(xiǎn)或是直接產(chǎn)生裂紋。由于氮化降低了鋼的臨界點(diǎn)，復(fù)合處理降低了淬火的溫度，這有利于減小工件淬火變形和淬火裂紋的產(chǎn)生；復(fù)合處理后的組織分析指出，滲氮時(shí)形成的s及y相均在亞溫加熱時(shí)溶入奧氏體和鐵素體中，同時(shí)使?jié)B氮層加厚。淬火表面形成的是淬火馬氏體組織加鐵氮化合物(圖2)，經(jīng)過(guò)低纟U回火使用。鐵氮化合物占據(jù)低溫淬火形成的鐵素體位相，硬質(zhì)氮化物加回火馬氏體形成了高硬度和提高耐磨性34%(表l，圖5，圖6)。2、提高耐腐蝕性能40%。經(jīng)過(guò)氮化處理后表層形成滲氮時(shí)形成的s及Y相均在亞溫加熱時(shí)溶入奧氏體和鐵素體中，同時(shí)使?jié)B氮層加厚，從而提高耐腐蝕性能(表2)。3、提高回火穩(wěn)定性。從200。C40(TC每隔5(TC檢測(cè)一點(diǎn)，結(jié)果顯示從300°C開(kāi)始高頻處理樣品硬度值明顯快速下降。而復(fù)合處理樣品硬度值沒(méi)有明顯下降。X寸桿類零件進(jìn)行規(guī)范的穩(wěn)定化處理后再進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的氮化過(guò)程，在進(jìn)行中頻或高頻處理過(guò)程中產(chǎn)生的變形量(2.5mm長(zhǎng))一l^勻能控制在0.15mm范圍內(nèi)。4、對(duì)42CrMoE鋼材料采用表面復(fù)合熱處理技術(shù)后，工件表面硬度達(dá)HRC6067，同時(shí)提高了抗回火穩(wěn)定性；復(fù)合處理增厚了硬化層深度，硬化層里邊是鋼的淬火層，從而提高了工件的承受重負(fù)荷能力，復(fù)合處理提高了工^牛的抗磨能力。5、復(fù)合處理在距表面0.5mm內(nèi)有硬度的最大值，HV0.2超過(guò)920，其對(duì)應(yīng)的HRC>67;從0.5mm1.8mm，硬度逐漸下降到760(HV0.2)，此值對(duì)應(yīng)HRC62.5;再向心部(約到距表面2.5mm后)，很快達(dá)到心部組織的硬度，平均HV0,2為320，對(duì)應(yīng)的HRC約為32。高頻處理硬度的最大值HV0.2只有500，約合HRC49。淬硬層深1.31.8mm，心部組織硬度HRC約32。圖1(a)-圖1(b)為高頻淬火處理表面及心部金相照片；其中，圖1(a)為i^f表面金相照片；圖1(b)為i式樣心部金相照片。圖2為本發(fā)明復(fù)合處理試樣從表面到心部的金相組織依(a)、(b)、(c)、(d)次序向心部過(guò)渡的金相照片。圖3為高頻淬火i式樣的X射線衍射譜。圖4為本發(fā)明復(fù)合處理試樣的X射線衍射譜線。圖5為高頻樣品磨痕的宏觀照片。圖6為本發(fā)明復(fù)合樣品磨痕的宏觀形態(tài)照片。圖7為磨痕的微觀形態(tài)(a)高頻樣品(10N載荷)；(b)本發(fā)明復(fù)合樣品(10N載荷)；(c)高頻樣品(15N載荷)；(d)本發(fā)明復(fù)合樣品(15N載荷)。具體實(shí)船式本發(fā)明熱處理工藝是將42CrMoE活塞桿置于電阻爐內(nèi)加熱到880。C土10。C保溫24小時(shí)出爐空冷至室溫。機(jī)加工后進(jìn)fiH周質(zhì)處理，電阻爐內(nèi)加熱到850t:88(TC保溫26小時(shí)出爐油冷至室溫，轉(zhuǎn)入回火爐內(nèi)加熱到560°C600°C保溫2.56.5小時(shí)出爐空冷至室溫。半精加工后進(jìn)行54(TC57(TC保溫35小時(shí)的消應(yīng)力處理，爐冷至室溫；粗磨留量0.150.20毫米。清洗活塞桿表面垂直吊裝于氮化爐內(nèi)(氮化爐內(nèi)加常規(guī)市售的活性稀土，如本發(fā)明實(shí)施例活性稀土可采用哈爾濱意鋒稀土材料開(kāi)發(fā)有限公司生產(chǎn)的YF—系列有機(jī)稀土催歸嘮，為±央度2030mm的小±央狀，按設(shè)備體積計(jì)算，加入量為0.2公斤/立方米左右)，進(jìn)行預(yù)氧化處理從45(TC開(kāi)始升溫到51(TC52(rC，預(yù)氧化處理后開(kāi)始供氨，氨分解率18°/。25%，爐壓5070毫米水柱，保溫1620小時(shí)；再升溫到540。C550。C，氨分解率30%55%，爐壓6080毫米水柱，保溫1620小時(shí)，爐冷到250°C以下出爐空冷至室溫，總氮化層深0.40.7毫米，硬度HV480520。不經(jīng)加工而進(jìn)行高頻淬火處理，感應(yīng)加熱到830。C85(TC，采用淬火7轉(zhuǎn)卩介質(zhì)(質(zhì)量濃度為3%5%的聚醚7夂溶液)噴射，淬硬層深1.52.0毫米，淬火后進(jìn)行校直處理。然后，在24(TC28(TC回火，保溫時(shí)間12小時(shí)，硬度HRC60以上。工藝路線原路線鍛壓一正火一加工一調(diào)質(zhì)一加工一消應(yīng)力一粗0~高頻淬火一回火一精加工本發(fā)明鍛壓一正火一加工一調(diào)質(zhì)一加工一消應(yīng)力一粗f氮化(或離子氮化)一中頻或高頻淬火一回火~~精加工實(shí)施例1本實(shí)施例具體步驟如下(1)常規(guī)鍛壓；(2)正火880。C士10。C保溫3小時(shí)出爐空冷至室溫；(3)常規(guī)機(jī)加工；(4)調(diào)質(zhì)處理86(TC保溫2.5小時(shí)出爐油冷至室溫，轉(zhuǎn)入回火爐內(nèi)加熱到58(TC保溫4小時(shí)出爐空冷至室溫；(5)常規(guī)半精加工一般用于零件幾何公差要求比較高時(shí)，為了給精加工留下較小的加工余量的切削，可根據(jù)零件公差要求及加工材料特點(diǎn)靈活使用；(6)消應(yīng)力處理56(TC保溫4小時(shí)的消應(yīng)力處理，爐冷至室溫；(7)常規(guī)粗磨；(8)氮化處理氮化的預(yù)氧化溫度從45(TC開(kāi)始到51(rC52(rC，升溫速度為10(TC/小時(shí)；然后，開(kāi)始供氨，進(jìn)行活性稀土催化滲氮；氨分解率20%，爐壓60毫米水柱，保溫18小時(shí)；再升溫到540。C550。C，氨分解率45%，爐壓70毫米水柱，保溫18小時(shí)，爐冷到25(TC以下出爐空冷至室溫；(9)高頻淬火處理感應(yīng)加熱到840。C噴射淬火劑淬火；(10)回火處理26(TC回火，保溫時(shí)間1.5小時(shí)；01)常規(guī)精加工。經(jīng)過(guò)氮化處理的活塞桿滲氮層深0.40.7毫米，經(jīng)過(guò)淬火處理的淬硬層深1.82.5毫米，復(fù)合處理后的硬度HRC60以上。表l.樣品在具體i離^f牛下觀時(shí)導(dǎo)的摩擦磨損數(shù)據(jù)<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>圖1(a)-圖1(b)為高頻淬火處理表面及心部金相照片；其中，圖1(a)為試樣表面金相照片；圖l(b)為試樣心部金相照片。圖2為本發(fā)明復(fù)合處理試樣從表面到心部的金相組織依(a)、(b)、(C)、(d)次序向心部過(guò)渡的金相照片。圖3為高頻淬火試樣的X射線衍射譜。圖4為本發(fā)明復(fù)合處理i式樣的X射線衍射譜線。圖5為高頻樣品磨痕的宏觀照片。圖6為本發(fā)明復(fù)合樣品磨痕的宏觀形態(tài)照片。圖7為磨痕的微觀形態(tài)(a)高頻樣品(ION載荷)；(b)本發(fā)明復(fù)合樣品(ION載荷)；(C)高頻樣品(15N載荷)；(d)本發(fā)明復(fù)合樣品(15N載荷)。實(shí)施例2與實(shí)施例1不同之處在于(1)常規(guī)鍛壓；(2)正火處理880。C土10。C保溫2小時(shí)出爐空冷至室溫；(3)常規(guī)機(jī)加工；(4)調(diào)質(zhì)處理88(TC保溫2小時(shí)出爐油冷至室溫，轉(zhuǎn)入回火爐內(nèi)加熱到60(TC保溫2.5小時(shí)出爐空冷至室溫；(5)常規(guī)半精加工；(6)消應(yīng)力處理55(TC保溫5小時(shí)的消應(yīng)力處理，爐冷至室溫；(7)常規(guī)粗磨；(8)氮化處理氮化的預(yù)氧化鵬從450。C開(kāi)始到510。C520。C，升溫速度為10(TC/小時(shí)；然后，開(kāi)始供氨，進(jìn)行活性稀土催化滲氮；氨分解率18%，爐壓50毫米水柱，保溫20小時(shí)；再升溫到540。C550。C，氨分解率30%，爐壓60毫米7jC柱，保溫20小時(shí)，爐冷到250°C以下出爐空冷至室溫；(9)高頻淬火處理感應(yīng)加熱到83(TC噴射淬火劑淬火；(10)回火處理24(TC回火，保溫時(shí)間2小時(shí)；(11)常規(guī)精加工。經(jīng)過(guò)氮化處理的活塞桿滲氮層深0.40.7毫米，經(jīng)過(guò)淬火處理的淬硬層深1.52.0毫米，復(fù)合處理后的硬度HRC60以上。實(shí)施例3(1)常規(guī)鍛壓；(2)正火處理88(TC土1(TC保溫4小時(shí)出爐空冷至室溫；(3)常規(guī)機(jī)加工；(4)調(diào)質(zhì)處理85(TC保溫6小時(shí)出爐油冷至室溫；轉(zhuǎn)入回火爐內(nèi)加熱到56(TC保溫6小時(shí)出爐空冷至室溫；(5)常規(guī)半精加工；(6)消應(yīng)力處理570。C保溫3小時(shí)的消應(yīng)力處理，爐冷至室溫；(7)常規(guī)粗磨；(8)氮化處理氮化的預(yù)氧化溫度從450。C開(kāi)始到510。C520。C，升溫速度為10(TC/小時(shí)；然后，開(kāi)始供氨，進(jìn)行活性稀土催化滲氮；氨分解率25%，爐壓70毫米水柱，保溫16小時(shí)；再升溫到54CTC55(TC，氨分解率55%，爐壓80毫米7jC柱，保溫16小時(shí)，爐冷到250。C以下出爐空冷至室溫；(9)高頻淬火處理感應(yīng)加熱到850。C噴射淬火劑淬火；(10)回火處理28(TC回火，保溫時(shí)間l小時(shí)；(11)常規(guī)精加工。經(jīng)過(guò)氮化處理的活塞桿滲氮層深0.40.7毫米，經(jīng)過(guò)淬火處理的淬硬層深1.82.0毫米，復(fù)合處理后的硬度HRC60以上。實(shí)例結(jié)果表明，采用本發(fā)明熱處理工藝，可以解決42CrMoE活塞桿采用傳統(tǒng)表面熱處理所產(chǎn)生的裂紋、硬化硬度低、耐磨性耐艦腐蝕性差等問(wèn)題。本發(fā)明能夠完全防止傳統(tǒng)高頻淬火產(chǎn)生淬火裂紋，提高表面硬度達(dá)到HRC60以上，提高耐磨性34%，耐酸鹽腐蝕性40%。實(shí)魁正明，本發(fā)明不但可用在活塞桿上，而且可以用在所有采用42CrMoE材料，要求硬度高耐磨耐蝕的機(jī)械零件上。權(quán)利要求1.一種42CrMoE熱處理工藝，其特征在于，該工藝包括以下步驟(1)42CrMoE材料的鍛壓成型；(2)42CrMoE材料的調(diào)質(zhì)處理，在850℃～880℃保溫2～6小時(shí)，出爐油冷至室溫；再進(jìn)行560℃～600℃回火2.5～6.5小時(shí)，空冷至室溫；加工后，進(jìn)行540℃～570℃保溫3～5小時(shí)，爐冷至室溫；(3)將42CrMoE材料表面清洗后置于氮化爐內(nèi)，升溫至510℃～520℃預(yù)氧化處理后通入氨氣，氨分解率18％～25％，爐壓50～70毫米水柱，保溫16～20小時(shí)；升溫到540℃～550℃，氨分解率30％～55％，爐壓60～80毫米水柱，保溫16～20小時(shí)，爐冷到250℃以下出爐空冷至室溫；(4)將42CrMoE材料進(jìn)行表面中頻或高頻淬火，感應(yīng)加熱到830℃～850℃，采用水溶性淬火劑進(jìn)行噴射冷卻。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的42CrMoE熱處理工藝，其特征在于，經(jīng)過(guò)氮化處理的材料滲氮層深0.40.7毫米，經(jīng)過(guò)淬火處理的淬硬層深1.52.0毫米，復(fù)合處理后的硬度HRC60以上。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的42CrMoE熱處理工藝，其特征在于，在步驟(2)中，調(diào)質(zhì)處理之前，進(jìn)行正火處理，在880。C士10。C保溫24小時(shí)，出爐空冷至室溫。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的42CrMoE熱處理工藝，其特征在于，在步驟(3)中，氮化的預(yù)氧化溫度從45(TC開(kāi)始到51(TC52(rC，預(yù)氧化處理后供氨，進(jìn)行活性稀土催化滲氮。5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的42CrMoE熱處理工藝，其牛爭(zhēng)征.在于，在步驟(4)中，中頻或高頻淬火后進(jìn)行校直，再進(jìn)行24(TC28(TC回火處理，保溫時(shí)間l2小時(shí)。6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的42CrMoE熱處理工藝，其特征在于，在步驟(4)中，淬火劑為PAG類zK溶性淬火劑，采用質(zhì)量濃度為35%的淬火劑水溶液噴射冷卻d全文摘要本發(fā)明屬于往復(fù)式壓縮機(jī)用42CrMoE材料熱處理工藝，適用于所有往復(fù)式壓縮機(jī)采用42CrMoE活塞桿熱處理工藝，也可應(yīng)用于要求硬度高、耐磨性耐腐蝕機(jī)械設(shè)備。本發(fā)明可以解決42CrMoE活塞桿采用傳統(tǒng)表面熱處理所產(chǎn)生的裂紋、表面硬化硬度低、耐磨性耐酸鹽腐蝕性差等問(wèn)題。本發(fā)明包括42CrMoE材料的鍛壓成型、調(diào)質(zhì)、穩(wěn)定化、滲氮、中頻或高頻淬火及低溫回火；采用滲氮、中頻或高頻淬火相結(jié)合的表面復(fù)合熱處理技術(shù)將42CrMoE材料置于氮化爐內(nèi)，升溫預(yù)氧化處理后通入氨氣，進(jìn)行滲氮處理；再進(jìn)行表面中頻或高頻淬火。采用本發(fā)明熱處理工藝，能完全防止傳統(tǒng)高頻淬火產(chǎn)生淬火裂紋，提高表面硬度達(dá)到HRC60以上，提高耐磨性34％，耐酸鹽腐蝕性40％。文檔編號(hào)C21D8/06GK101368275SQ200710012469公開(kāi)日2009年2月18日申請(qǐng)日期2007年8月15日優(yōu)先權(quán)日2007年8月15日發(fā)明者曲德毅,王洪范申請(qǐng)人:沈陽(yáng)鼓風(fēng)機(jī)(集團(tuán))有限公司