本發(fā)明屬于金屬熱處理范疇，尤其涉及一種適用于40CrH鋼及類似合金結(jié)構(gòu)鋼小尺寸零件高正火硬度技術(shù)要求的熱處理正火工藝。
背景技術(shù)：
40CrH鋼及類似合金結(jié)構(gòu)鋼廣泛應(yīng)用于齒輪、軸、傳動(dòng)軸、轉(zhuǎn)向節(jié)等零件的制造。其作為傳動(dòng)件時(shí)表面熱處理后的機(jī)械服役，對(duì)心部的強(qiáng)度性能要求較高。某公司渦輪軸材料為40CrH鋼，毛坯尺寸為Φ24×270(mm)，材料技術(shù)要求為冷拉后正火，正火硬度為20～26HRC(洛氏硬度)。40CrH的Ac3臨界溫度(加熱時(shí)鐵素體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體的終了溫度)為788℃，若按正常的正火工藝加熱到Ac3+30～50℃保溫后強(qiáng)迫空冷得到的硬度范圍為195～220HB(布氏硬度)，換算成洛氏硬度或?qū)嶋H洛氏測(cè)量，其硬度均小于20HRC，不符合產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求。若采用等溫正火工藝，空氣的比熱容為1.3KJ/M3℃，熱傳導(dǎo)系數(shù)為0.024W/M℃，鋼鐵的比熱容約4290KJ/M3℃，熱傳導(dǎo)系數(shù)為50W/M℃，兩者差距巨大，要將100Kg鋼鐵從900℃冷卻到650℃，需550℃熱空氣大約60～80m3/s流速，顯然，此工藝參數(shù)在目前技術(shù)狀況下難以控制和實(shí)現(xiàn)，并且目前熱處理設(shè)備制造商不可能制造出生產(chǎn)實(shí)用型的等溫正火設(shè)備。所以將40CrH直接正火至20～26HRC硬度要求實(shí)際生產(chǎn)中無(wú)法操作。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是通過(guò)對(duì)40CrH及類似合金結(jié)構(gòu)鋼小尺寸零件采用熱處理正火的復(fù)合熱處理工藝，實(shí)現(xiàn)將正火硬度控制到20～26HRC范圍的正火硬度要求。
本發(fā)明主要采用以下技術(shù)方案：
一種熱處理正火工藝，所述工藝包括：
第一步，通過(guò)正火使材料硬度大于等于26HRC，材料組織中出現(xiàn)珠光體和上貝氏體；其中將材料加熱到第一溫度，所述第一溫度至少大于材料的臨界溫度Ac3以上50℃；
第二步，通過(guò)回火分解正火組織中的部分珠光體和上貝氏體，使材料硬度調(diào)至20～26HRC內(nèi)，其中回火溫度為第二溫度；
第三步，回火出爐后通過(guò)水冷冷卻。
優(yōu)選地，所述第一步正火中進(jìn)行強(qiáng)迫風(fēng)冷。
進(jìn)一步地，所述強(qiáng)迫風(fēng)冷為快速冷卻，冷卻時(shí)間在2分鐘內(nèi)，材料出冷卻后表面溫度低于200℃。
優(yōu)選地，所述第一溫度范圍為900～920℃。
進(jìn)一步地，所述第三步中冷卻為快速冷卻，冷卻時(shí)間為1分鐘，材料出水溫度為250℃。
本發(fā)明以40CrH鋼的過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)曲線，及臨界溫度Ac3＝788℃，Ar1＝665℃為理論依據(jù)，采用較高溫度900～920℃加熱保溫。加熱溫度提高，合金元素更多溶入奧氏體中，奧氏體成分愈加均勻，增加了過(guò)冷奧氏體的穩(wěn)定性，使C曲線右移，以適當(dāng)?shù)娘L(fēng)冷速度實(shí)現(xiàn)過(guò)冷奧氏體轉(zhuǎn)變。當(dāng)增大強(qiáng)迫風(fēng)冷速度時(shí)，材料硬度達(dá)到了26～35HRC，離散性大，并且組織中出現(xiàn)了上貝氏體。上貝氏體具有明顯的方向性，硬度較高。在機(jī)加工過(guò)程中，因其和珠光體的硬度差異，形成被加工性能的不同，所以在后道加工幾何尺寸精度的離散性很大，造成搓齒加工累積誤差不合格。同時(shí)，因上貝氏體和珠光體體積密度不同，感應(yīng)淬火加熱時(shí)相變溫度不一致，相變時(shí)體積熱膨漲不同，導(dǎo) 致中頻感應(yīng)淬火裂紋傾向性增加。
針對(duì)正火后不同的硬度范圍(即不同上貝氏體含量)，制定對(duì)應(yīng)的不同的去應(yīng)力回火溫度，分解不平衡相上貝氏體和高密度珠光體，將硬度調(diào)整至20～26HRC?；鼗鸪鰻t后零件采用快速水冷，避免了回火脆性。
具體實(shí)施方式
一種熱處理正火工藝，所述工藝包括：
第一步，通過(guò)正火使材料硬度大于等于26HRC，材料組織中出現(xiàn)珠光體和上貝氏體；其中將材料加熱到第一溫度，所述第一溫度至少大于材料的臨界溫度Ac3以上50℃；
第二步，通過(guò)回火分解正火組織中的部分珠光體和上貝氏體，使材料硬度調(diào)至20～26HRC內(nèi)，其中回火溫度為第二溫度；
第三步，回火出爐后通過(guò)水冷冷卻。
所述第一步正火中進(jìn)行強(qiáng)迫風(fēng)冷。
所述強(qiáng)迫風(fēng)冷為快速冷卻，冷卻時(shí)間在2分鐘內(nèi)，材料出冷卻后表面溫度低于200℃。
所述第一溫度范圍為900～920℃。
所述第三步中冷卻為快速冷卻，冷卻時(shí)間為1分鐘，材料出水溫度為250℃。