權(quán)利要求

1.降低20CrMnTiH鋼硬度的球化退火工藝，其特征在于，包括以下步驟：首先將鋼材投入輥底式無氧化退火爐中加熱至780～800℃后保溫8～10小時；然后鋼材進入700～720℃溫度范圍內(nèi)等溫6～8小時；等溫結(jié)束后按照＜35℃/h的冷卻速度使鋼材降溫至450℃；最后進入退火爐的快速冷卻區(qū)域，通過快速冷卻后，鋼材的溫度降至100℃以下，出爐收集。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述降低20CrMnTiH鋼硬度的球化退火工藝，其特征在于，在所述快速冷卻區(qū)域的快速冷卻速度為40～70℃/h。 3.根據(jù)權(quán)利要求1所述降低20CrMnTiH鋼硬度的球化退火工藝，其特征在于，所述20CrMnTiH鋼材經(jīng)過球化退火后硬度降低至140HB以下。 4.根據(jù)權(quán)利要求1所述降低20CrMnTiH鋼硬度的球化退火工藝，其特征在于，所述鋼材在780～800℃的溫度范圍保溫8小時。 5.根據(jù)權(quán)利要求1所述降低20CrMnTiH鋼硬度的球化退火工藝，其特征在于，所述鋼材在700～720℃的溫度范圍等溫8小時。 6.根據(jù)權(quán)利要求1所述降低20CrMnTiH鋼硬度的球化退火工藝，其特征在于，所述快速冷卻采用風冷。 7.采用權(quán)利要求1-6任一項所述球化退火工藝生產(chǎn)制得的20CrMnTiH鋼。

說明書

降低20CrMnTiH鋼硬度的球化退火工藝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于冶金工程的技術(shù)領(lǐng)域，具體的涉及一種降低20CrMnTiH鋼硬度的球化退火工藝。

背景技術(shù)

20CrMnTiH鋼是一種使用范圍較廣的齒輪鋼，目前加工齒輪的工藝一般為冷擠壓成型工藝，這就要求20CrMnTiH鋼具備低硬度，若硬度較高則會影響冷擠壓成型，且容易出現(xiàn)斷裂、裂紋等缺陷，影響生產(chǎn)。冷擠壓成型工藝要求20CrMnTiH鋼的布氏硬度≤140HB，且具有較好的硬度均勻性，內(nèi)部組織均勻，鋼材表面脫碳層厚度淺的特點。

20CrMnTiH鋼的成分已基本固定，退火成為現(xiàn)有降低鋼材硬度的有效手段。若采用去應(yīng)力退火則無法滿足≤140HB的硬度指標；若采用完全退火則會惡化齒輪鋼的帶狀組織，進而影響齒輪的使用性能；因此只能采取球化退火，得到易于塑形加工的球化組織。

目前20CrMnTiH常規(guī)的球化退火工藝是通過坑式退火爐或臺車式退火爐實現(xiàn)的，存在單次鋼材裝入量大；退火過程升溫、降溫速度緩慢；鋼材溫度不均勻，且周期長；硬度指標均勻性差的問題。因此亟需一種設(shè)計合理的退火工藝以有效降低20CrMnTiH鋼硬度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對上述存在的缺陷而提供一種降低20CrMnTiH鋼硬度的球化退火工藝，該工藝在輥底式無氧化退火爐中進行退火，可以有效地降低20CrMnTiH鋼的硬度，且連續(xù)生產(chǎn)，具有生產(chǎn)效率高，成本低的特點，且鋼材硬度均勻性好，氧化鐵皮少。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種降低20CrMnTiH鋼硬度的球化退火工藝，包括以下步驟：首先將鋼材投入輥底式無氧化退火爐中加熱至780～800℃后保溫8～10小時；然后鋼材進入700～720℃溫度范圍內(nèi)等溫6～8小時；等溫結(jié)束后按照＜35℃/h的冷卻速度使鋼材降溫至450℃；最后進入退火爐的快速冷卻區(qū)域，通過快速冷卻后，鋼材的溫度降至100℃以下，出爐收集。該球化退火工藝主要為了減少20CrMnTiH鋼冷擠變形的抗力和降低冷擠開裂的幾率，其機理是球化組織有利于冷擠變形時的滑移，因而適合較大變形的冷擠工藝。由于球化組織的球狀珠光體及少量球化碳化物減少了滑移抗力，成形后的殘余應(yīng)力也較片狀類珠光體小得多，還可以消除隨后熱處理過大的變形及開裂。該20CrMnTiH的球化退火工藝在780～800℃的溫度范圍不完全奧氏體化保溫一段時間，將20CrMnTiH鋼的珠光體組織轉(zhuǎn)變?yōu)椴煌耆珚W氏體化組織及不溶解的碳化物組織；然后再經(jīng)過700～720℃等溫一段時間，以碳化物組織為核形成球狀珠光體，降低20CrMnTiH硬度，提高其塑形。

所述降低20CrMnTiH鋼硬度的球化退火工藝中在快速冷卻區(qū)域的快速冷卻速度為40～70℃/h。

所述降低20CrMnTiH鋼硬度的球化退火工藝中20CrMnTiH鋼材經(jīng)過球化退火后硬度降低至140HB以下。

所述降低20CrMnTiH鋼硬度的球化退火工藝中鋼材在780～800℃的溫度范圍保溫8小時。

所述降低20CrMnTiH鋼硬度的球化退火工藝中鋼材在700～720℃的溫度范圍等溫8小時。

所述降低20CrMnTiH鋼硬度的球化退火工藝中快速冷卻采用風冷。

一種采用所述球化退火工藝生產(chǎn)制得的20CrMnTiH鋼。

本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明所述球化退火工藝實現(xiàn)了20CrMnTiH鋼材的連續(xù)退火熱處理生產(chǎn)，具有生產(chǎn)效率高、成本低、硬度均勻、氧化鐵皮少的特點。本發(fā)明針對20CrMnTiH鋼材的特性，創(chuàng)新性設(shè)計合理的保溫溫度、保溫時間、溫降速度以及快冷前溫度，可以有效降低20CrMnTiH鋼材的硬度，滿足20CrMnTiH鋼材經(jīng)過退火后的布氏硬度降低至140HB以下，滿足冷擠壓成型工藝對20CrMnTiH鋼材的要求。

球化效果與奧氏體化時間及等溫時間息息相關(guān)，因此通過本發(fā)明所設(shè)計的球化退火工藝控制不完全奧氏體化時間在8～10h，控制等溫時間為6～8h，球化率較高，硬度低。按照JB/T5074-2007標準，退火后20CrMnTiH鋼材組織滿足球化體等級≥3.0級。

附圖說明

圖1為鋼材經(jīng)過實施例1所述球化退火工藝的20CrMnTiH鋼硬度檢驗照片。

圖2為鋼材經(jīng)過實施例2所述球化退火工藝的20CrMnTiH鋼硬度檢驗照片。

圖3為鋼材經(jīng)過實施例3所述球化退火工藝的20CrMnTiH鋼硬度檢驗照片。

圖4為鋼材經(jīng)過實施例4所述球化退火工藝的20CrMnTiH鋼硬度檢驗照片。

圖5為本發(fā)明所述20CrMnTiH退火工藝曲線。

圖6為鋼材經(jīng)過實施例1所述球化退火后的金相組織圖(500倍)。

圖7為鋼材經(jīng)過實施例2所述球化退火后的金相組織圖(500倍)。

圖8為鋼材經(jīng)過實施例3所述球化退火后的金相組織圖(500倍)。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步詳細的說明。

實施例1

所述降低20CrMnTiH鋼硬度的球化退火工藝，包括以下步驟：首先將鋼材投入輥底式無氧化退火爐中加熱至780℃后保溫8小時；然后鋼材在700℃等溫8小時；等溫結(jié)束后按照＜35℃/h的冷卻速度使鋼材降溫至450℃；最后進入退火爐的快速冷卻區(qū)域，以冷卻速度40～70℃/h快速冷卻后，鋼材的溫度降至100℃以下，出爐收集。

取樣后使用布氏硬度計硬度檢驗，壓點直徑在5.09～5.15mm，查表得出硬度在134～137HB之間。

實施例2

所述降低20CrMnTiH鋼硬度的球化退火工藝，包括以下步驟：首先將鋼材投入輥底式無氧化退火爐中加熱至800℃后保溫8小時；然后鋼材在700℃等溫8小時；等溫結(jié)束后按照＜35℃/h的冷卻速度使鋼材降溫至450℃；最后進入退火爐的快速冷卻區(qū)域，以冷卻速度40～70℃/h快速冷卻后，鋼材的溫度降至100℃以下，出爐收集。

取樣后使用布氏硬度計硬度檢驗，壓點直徑在5.11～5.23mm，查表得出硬度在129～136HB之間。

實施例3

所述降低20CrMnTiH鋼硬度的球化退火工藝，包括以下步驟：首先將鋼材投入輥底式無氧化退火爐中加熱至780℃后保溫10小時；然后鋼材在700℃等溫6小時；等溫結(jié)束后按照＜35℃/h的冷卻速度使鋼材降溫至450℃；最后進入退火爐的快速冷卻區(qū)域，以冷卻速度40～70℃/h快速冷卻后，鋼材的溫度降至100℃以下，出爐收集。

取樣后使用布氏硬度計硬度檢驗，壓點直徑在5.18～5.20mm，查表得出硬度在131～132HB之間。

實施例4

所述降低20CrMnTiH鋼硬度的球化退火工藝，包括以下步驟：首先將鋼材投入輥底式無氧化退火爐中加熱至780℃后保溫8小時；然后鋼材在720℃等溫8小時；等溫結(jié)束后按照＜35℃/h的冷卻速度使鋼材降溫至450℃；最后進入退火爐的快速冷卻區(qū)域，以冷卻速度40～70℃/h快速冷卻后，鋼材的溫度降至100℃以下，出爐收集。

取樣后使用布氏硬度計硬度檢驗，壓點直徑在5.15～5.18mm，查表得出硬度在132～134HB之間。

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