本發(fā)明屬于鍛件制造技術領域，具體涉及一種提高鍛件鍛后機械性能的熱處理工藝。
背景技術：
通常將正火后即滿足使用要求的鋼稱為非調質鋼，非調質鋼是一種節(jié)能型鋼材。非調質鋼鍛件在鍛造毛坯成型后進行鍛后熱處理直接加工使用，不僅節(jié)約了調質鋼后續(xù)調質熱處理消耗的能源，而且節(jié)省后續(xù)熱處理變形余量，提高了鋼材的利用率。 由于無后續(xù)調質熱處理工序，與調質鋼相比其強度、韌性均比較低。如何使非調質鋼鍛件鍛后機械性能提高到調質鋼的水平，具有重要的經濟意義和社會效益。
通常通過調整鋼的化學成分，在鋼中添加微合金元素（如V、Nb、Ti等），在鐵素體和珠光體中彌散析出碳（氮）化合物為強化相，從而提高機械性能。但由于加入微合金元素，這也會造成生產成本的提高。通過改善鍛后熱處理中正火時的冷卻效果，也可以提高鋼的機械性能。傳統(tǒng)的鍛后熱處理工藝中正火時采用空冷、風冷、霧冷等冷卻方式，風冷、霧冷在一定程度上加強了冷卻效果，但對于大型鍛件而言，工件尺寸大，內部蓄熱量大，正火時即使風冷、霧冷，冷速仍然是相當緩慢，工件內部珠光體組織較粗，機械性能依然較低，并且大型鍛件采用風機風冷、霧冷，操作難度大，表面冷卻均勻性較差。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種提高非調質鋼鍛件鍛后機械性能的熱處理工藝，以解決非調質鋼鍛件鍛后熱處理后機械性能低，風冷、霧冷表面冷卻均勻性較差的問題。
為了解決上述技術問題，本發(fā)明的技術方案為：
材質為含C≤0.5%的碳鋼、碳錳鋼或低合金鋼任一種的非調質鋼鍛件毛坯，鍛后熱處理時進行微水冷，具體工藝步驟如下：（1）將非調質鋼鋼錠進行鍛造，鍛造采用精鍛，毛坯單面余量為10-30mm，外形尺寸接近于成品尺寸，鍛造后毛坯在熱處理爐內加熱至Ac3溫度以上30-80℃并保溫進行充分奧氏體化；（2）鍛件出爐空冷3-10min，毛坯整體入水冷卻10s-3min后再空冷1-10min，如此重復進行水冷、空冷，直至表面溫度為500-650℃，然后空冷至表面溫度300-400℃；（3）鍛件在550-650℃進行回火處理。
本發(fā)明的優(yōu)點是：鍛造采用精鍛，毛坯余量小且均勻，外形尺寸接近于成品尺寸，加工量小，鋼材利用率高；鍛件正火時通過微水冷，鍛件內部溫度得到快速降低，使鍛件得到細片狀珠光體和均勻分布的鐵素體，從而提高了鍛件的機械性能，操作簡單，冷卻效果均勻，成本低。
具體實施方式
為了更好的理解本發(fā)明，下面結合具體實施例來進一步說明。
實施例1 碳鋼的鍛后熱處理
材質為45#，直徑φ600的鍛件毛坯鍛后熱處理時進行微水冷，具體工藝步驟如下：
（1）將單面余量為20mm的鍛件毛坯在熱處理爐內加熱至850℃，然后保溫10h，進行充分奧氏體化；
（2）鍛件出爐空冷5min，水冷30s，空冷1min，水冷30s，空冷2min，水冷30s，空冷3min，水冷30s，測量鍛件表面溫度為580℃，然后空冷至表面溫度350-400℃；
（3）最后鍛件毛坯在熱處理爐內加熱至600℃，保溫18h后爐冷至250℃出爐。
鍛件的力學性能檢驗數(shù)據(jù)如表 1 所示，力學性能全部滿足要求。
表 1 力學性能
對比實施例1
材質為45#，直徑φ600的鍛件毛坯鍛后熱處理時進行風冷，具體工藝步驟如下：
（1）將單面余量為20mm的鍛件毛坯在熱處理爐內加熱至850℃，然后保溫10h，進行充分奧氏體化；
（2）鍛件出爐風機風冷至表面溫度350-400℃，風機每2m放置一個，冷卻過程中鍛件每20min翻轉一次；
（3）最后鍛件毛坯在熱處理爐內加熱至600℃，保溫18h后爐冷至250℃出爐。
表 2 對比實施例 1 的力學性能
對比實施例2
材質為45#，直徑φ600的鍛件毛坯鍛后熱處理時進行霧冷，具體工藝步驟如下：
（1）將單面余量為20mm的鍛件毛坯在熱處理爐內加熱至850℃，然后保溫10h，進行充分奧氏體化；
（2）鍛件出爐霧冷至表面溫度350-400℃，噴霧裝置每2m放置一個，冷卻過程中鍛件每20min翻轉一次；
（3）最后鍛件毛坯在熱處理爐內加熱至600℃，保溫18h后爐冷至250℃出爐。
表 3 對比實施例2 的力學性能
實施例2 低合金鋼的鍛后熱處理
材質為14Cr1Mo，直徑φ400的鍛件毛坯鍛后熱處理時進行微水冷，具體工藝步驟如下：
（1）將單面余量為15mm的鍛件毛坯在熱處理爐內加熱至910℃，然后保溫8h，進行充分奧氏體化；
（2）鍛件出爐空冷4min，水冷2min，空冷1min，水冷1.5min，空冷2min，水冷1.5min，測量鍛件表面溫度為520℃，然后空冷至表面溫度300-350℃；
（3）最后鍛件毛坯在熱處理爐內加熱至630℃，保溫12h后爐冷至250℃出爐。
鍛件的力學性能檢驗數(shù)據(jù)如表 4 所示，力學性能全部滿足要求。
表 4 力學性能
對比實施例3
材質為14Cr1Mo，直徑φ400的鍛件毛坯鍛后熱處理時進行風冷，具體工藝步驟如下：
（1）將單面余量為15mm的鍛件毛坯在熱處理爐內加熱至910℃，然后保溫8h，進行充分奧氏體化；
（2）鍛件出爐風機風冷至表面溫度300-350℃，風機每2m放置一個，冷卻過程中鍛件每15min翻轉一次；
（3）最后鍛件毛坯在熱處理爐內加熱至630℃，保溫12h后爐冷至250℃出爐。
表 5 對比實施例 3 的力學性能
對比實施例4
材質為14Cr1Mo，直徑φ400的鍛件毛坯鍛后熱處理時進行霧冷，具體工藝步驟如下：
（1）將單面余量為15mm的鍛件毛坯在熱處理爐內加熱至910℃，然后保溫8h，進行充分奧氏體化；
（2）鍛件出爐霧冷至表面溫度300-350℃，噴霧裝置每2m放置一個，冷卻過程中鍛件每15min翻轉一次；
（3）最后鍛件毛坯在熱處理爐內加熱至630℃，保溫18h后爐冷至250℃出爐。
表6 對比實施例4 的力學性能