专利名称：钢制细长轴类部品淬回火处理方法
技术领域：
本发明涉及一种钢的热处理方法，特别是钢制细长轴类或杆件部品淬回火处理方法。
背景技术：
目前，国内钢制细长轴类或杆件部品淬回火(如模具配件顶针)的加工方法是将材料切断成需要长度在盐炉或真空炉进行淬回火处理。这种处理方法存在三个弊端
1、受设备加工区尺寸的局限，许多细长杆产品的长度受到了限制(例如长度大于500mm 的顶针，由于真空炉的高度不够或盐炉的深度不够而无法处理)；
2、受盐炉或真空炉炉温均勻性的影响，工件的热处理质量难以均勻一致；
3、细长杆件经过热处理后，由于硬度较高热处理变形造成的弯曲很难校直。上述弊端极大地限制了部品的制作范围，并降低了部品质量和生产效率，提高了加工成本。再有传统的连续炉淬回火热处理方法是在线设多段回火冷却装置，这样不仅导致钢丝在线长度的加长，并且由于回火连续进行保证不了保温时间，致使回火质量降低。发明内容本发明的目的在于提供一种产品硬度合适、质量好、能连续生产、成本低的钢制细长轴类部品淬回火处理方法。本发明主要是采用对钢制部品的原料直接在线进行淬火、一次回火并校直以及如果需要两次或以上的回火，两次或两次以上的回火在周期回火炉内进行的热处理方法。一、本发明适用所有能进行淬回火处理的钢种，如结构钢中的38CrMoAL， 40Cr, 45#，42CrMo;工具钢中的 W6Mo5Cr4V2, 4Cr5MoSiVl, FDAC ；弹簧钢中的 65Mn， 60Si2CrA, 50CrVA;轴承钢中的 GCrl5，GCrl5SiMn,9Crl8 等。二、本发明的设备主要包括有送料装置，淬火加热装置、淬火冷却装置、回火加热装置、回火冷却装置、牵料装置、定尺切断装置及周期式回火炉。其中，送料及牵料装置主要包括电机变频调速驱动压送辊，(即实施例中的变频调速电机滚动传送机组)，通过调整压送辊的转速控制进料速度Vl和牵引速度V2。淬火和回火的加热装置有多种，如连续式电阻加热炉，中、高频感应加热炉，燃料炉等等。淬火和回火的冷却方式也有多种，如水冷、空气冷、油冷及热交换器等。定尺切断装置为市场销售的常规设备。二次回火采用周期回火炉如普通常用的箱式回火炉和井式回火炉。最好首先将需要回火的钢条(棒)置于限制回火变形的保直夹具内，该保直夹具为内腔长度能容纳钢条长度、两端封闭的中空筒体，根据回火炉不同，该筒体截面的外观形状可以不同，其可以是方形或多边形，但其盛料截面为一个或多个三角形。在上述保直夹具上沿长度方向设有装卸钢条用的开口，该开口上设有将其封闭的盖子，该盖子上设有将其压紧在筒内并列钢条上的紧固件。三、本发明的制作方法如下
(1)将待处理的盘圆置于盘圆支架上，钢条(棒)的前端依次穿过主动送料装置、淬火加热设备、淬火冷却装置、回火加热装置、回火冷却装置，主动牵料装置和定尺切断装置。(2)依据材料的特性及设备的加工能力设定主动送料速度VI、淬火加热温度、淬火冷却速度、回火加热温度、回火冷却速度、主动拉料速度V2，同时必须Vl < V2。(3) a采用感应加热装置，首先启动送料装置和牵料装置，开始时Vl ^ V2，再启动
淬火及回火加热装置，调整加热装置的功率输出量和钢条(棒)行进的速度，使钢条(棒)从淬火加热装置出口出来的温度达到其材质本身要求的淬火温度，而从回火加热装置出口出来的温度达到材质本身要求的回火温度；启动并调整淬火冷却装置使钢条(棒)经过淬火冷却装置出口的温度低于马氏体点，以完成淬火，淬火完成后硬度要达到规定的硬度；启动并调整回火冷却装置使钢条(棒)经过回火冷却装置出口的温度达到常温，以完成回火，回火完成后硬度要达到规定的硬度。同时调整钢条(棒)的送料速度VI，并且Vl <V2，使送料装置和拉料装置两点之间的钢条(棒)形成张力，张力的大小取决于Vl与V2的差值，张力的上限以有效限制钢丝淬回火变形使钢丝弯曲量控制在0. 5mm/m以内。(3) b采用电阻炉加热或燃料炉加热，首先启动加热装置待其淬火炉和回火炉温度都达到设定的要求温度时，再启动牵料装置和送料装置直接使Vl < V2 ，使送料装置和拉料装置两点之间的钢条(棒)形成张力，张力的大小取决于Vl与V2的差值，张力的上限以有效限制钢丝淬回火变形使钢丝弯曲量控制在0. 5mm/m以内，使钢条(棒)从淬火加热装置出口出来的温度达到其材质本身要求的淬火温度，而从回火加热装置出口出来的温度达到材质本身要求的回火温度；启动并调整淬火冷却装置使钢条(棒)经过淬火冷却装置出口的温度低于马氏体点，以完成淬火，淬火完成后硬度要达到规定的硬度；启动并调整回火冷却装置使钢条(棒)经过冷却装置出口的温度达到常温，以完成回火，回火完成后硬度要达到规定的回火硬度。 (4)将上述完成淬回火且直线度又控制在合格范围内的钢条(棒) 通过定尺切断装置按需要长度进行定尺切断，一般都是an定尺。( 将上述需要2-3次回火切断的钢条(棒)完成品置于二次周期式回火炉内进行
回火，根据其材质的要求设定其回火的时间和温度。最好将需要回火的钢条(棒)置于限制回火变形的保直夹具内，然后置于周期式回火炉中，进行二次或二次以上的回火。采用本发明的方法对钢丝进行淬回火处理时，由于给料速度Vl <拉料速度V2， 导致在线处理的钢丝形成一定的张力，张力的结果使钢丝在淬火加热的最高温度点被拉直 (由于在整个张力形成区温度最高点的塑性最好)，由于张力的存在使整条钢丝在淬火及冷却和回火及冷却的过程中不会发生任何变形，这样就既完成了整条钢丝的淬回火处理，同时又保证了钢丝的直线度。而二次回火又将钢条(棒)置于保直夹具内在周期回火炉中进行回火，这样既确保了下线的钢丝不会因为回火发生变形弯曲同时又可以保证足够的回火时间从而提高回火质量。本发明与现有技术相比具有如下优点 1、产品热处理质量均勻稳定。2、淬回火加工品的直线度好，提高了部品加工的生产效率。3、部品的制作长度不再受热处理设备有效工作区大小的局限(例如塑模顶针可按需要长度进行生产——可生产Im以上的顶针)。
图1是本发明的生产工艺流程示意简图。图2是本发明二次回火夹具立体示意图。在图1所示的钢制细长轴类部品淬回火处理方法的生产工艺流程示意简图中，待处理的盘圆1置于盘圆支架上，钢丝(棒)2的前端依次穿过主动送料装置3、淬火加热设备 4、淬火冷却装置5、一次回火加热装置6、一次回火冷却装置7，主动拉料装置8和定尺切断装置9。
具体实施例方式例1.
塑料模具顶针用材料4CrIMoSiVl的生产方法将盘原料拉拔至# 8. 3的成品盘元。将拉拔好的成品盘元置于放线架上，按图1所示顺序安装送料装置为变频调速电机滚动传输机组，钢丝穿过转辊组进入淬火加热装置；该淬火加热装置为中高频感应加热器，钢丝穿过该加热器的感应圈进入淬火冷却装置；该淬火冷却装置为水冷式热交换器即钢丝通过管道行进，而管道置于循环的水箱中通过水的循环带走管道内钢丝周围气体的热量，使管道内气体的温度维持在一个较低的水平，从而使被加热奥氏体化后的钢丝将热量传导给其周围的气体而冷却转变为马氏体。钢丝穿过该淬火冷却装置后温度低于淬火马氏体点，以完成淬火。然后，进入回火加热装置；该回火加热装置为中频感应加热装置，钢丝穿过该加热器的感应圈进入回火冷却装置；该回火冷却装置是由风机和若干均布在钢丝周围的风筒构成的，钢丝穿过风筒管进入牵料装置，该牵料装置为变频调速电机滚动传输机组，钢丝穿过转辊组进入定尺切断装置。启动送料装置和牵引装置，开始时Vl V2，再启动淬火加热的中高频感应加热装置，调整加热的功率输出和钢丝行进的速度使钢丝从淬火加热装置出口出来的温度达到1070°C，启动并调整冷却装置使钢丝经过冷却装置出口的温度低于马氏体点305°C，淬火完成后硬度达到HRC50以上。再启动并调整中频感应回火设备的功率输出， 控制钢丝从回火加热装置出口的温度达到650°C。启动并调整风冷却装置，使钢丝经过该风冷装置出口的温度达到常温，该产品回火后的硬度为HRC40-45区间段。调整钢丝的送料速度VI，使送料速度Vl小于拉料速度V2，V2-V1彡0. 3m/分，张力使钢丝弯曲量控制在0. 5mm/ m以下。将上述完成淬回火且直线度又控制在合格范围内的钢丝，通过定尺切断装置进行切断，每根2米长。将上述切断的钢丝完成品并列置于保直夹具内，该夹具如图2所示，该保直夹具 10为内部长度等于钢丝11长度、两端封闭的中空筒体，该筒体截面为六边形，其内设过中心线的三块隔板，它们将筒体截面分成六个截面为三角形的单体型腔。在上述保直夹具上沿长度方向设有装卸钢丝用的开口，该开口上设有将其封闭的盖子12，该盖子上设有将其压紧在筒内并列钢条上的紧固件13，夹具内装满钢丝后将盖子固定并紧固后，将该夹具置于箱式回火炉中进行二次回火，控制炉内温度在520°C，经过2小时保温。然后取出置于空气中冷却，该回火硬度最终仍为40-45HRC。例 2
细长轴类部品用滚珠钢材料GCrl5的生产方法将盘原料拉拔至# 12. 3的成品盘元。 将拉拔好的成品盘元置于放线架上，按图1所示顺序安装送料装置为变频调速电机滚动传动机组，钢丝穿过转辊组进入淬火加热装置；该淬火加热装置为管道式连续电阻炉，钢丝穿过该管道式加热装置进入淬火冷却装置；该淬火冷却装置为水溶性PAG淬火剂水溶液 (溶剂水=1 :10)及水清洗槽，钢丝穿过该淬火冷却装置进入回火加热装置；该回火加热装置为管道式连续电阻炉，钢丝穿过该加热器进入回火冷却装置；该回火冷却装置是由风机和若干均布在钢丝周围的风筒构成的，钢丝穿过风筒管进入牵料装置，该牵料装置为变频调速电机滚动传输机组，钢丝穿过转辊组进入定尺切断装置。启动淬火及回火的管道式连续电阻炉，淬火炉温度设定在850°C，回火炉温度设定为180°C，当淬火加热装置及回火加热装置都达到设定温度时，启动送料、牵引及冷却装置，钢丝在行进过程中经过淬火加热炉时被加热到850°C并被保温大约6分钟，经过淬火剂水溶液后被冷却到常温，此时，其淬火硬度达到HRC 60-62，再经过回火管道式连续电阻炉，在此被加热到180°C并保温10分钟以上，然后风冷使其组织趋于稳定硬度仍保持在HRC 60-62不变。调整钢丝的送料速度VI， 使Vl <钢丝的牵引速度V2，V2-V1彡0. 5m/分，张力使钢丝弯曲量控制在0. 5mm/m以内。 淬回火完成直线度又控制在合格范围内的产品，通过定尺切断装置按需要长度进行定尺切断，该GCrl5钢一次回火即可。因此，无需进行装夹周期炉回火。例 3.
塑料模具顶针用工具钢材料W6Mo5Cr4V2的生产方法将盘原料拉拔至f 6. 3的成品盘元。将拉拔好的成品盘元置于放线架上，按图1所示顺序安装送料装置为变频调速电机滚动传输机组，钢丝穿过转辊组进入淬火加热装置；该淬火加热装置为管道式煤气燃烧加热炉，钢丝通过管道穿过该加热区进入淬火冷却装置；该淬火冷却装置为水冷式热交换器即钢丝通过管道行进，而管道置于循环的水箱中通过水的循环带走管道内钢丝周围气体的热量，使管道内气体的温度维持在一个较低的水平，从而使被加热奥氏体化后的钢丝将热量传导给其周围的气体而冷却转变为马氏体。钢丝穿过该淬火冷却装置后温度低于淬火马氏体点，以完成淬火。然后进入回火加热装置；该回火加热装置为管道式煤气燃烧加热炉，钢丝穿过该加热装置后进入回火冷却装置；该回火冷却装置是由风机和若干均布在钢丝周围的风筒构成的，钢丝穿过风筒管温度达到常温，进入牵料装置，该牵料装置为变频调速电机滚动传输机组，钢丝穿过转辊组进入定尺切断装置。启动淬回火加热装置控制煤气阀门和给风量以控制煤气燃烧速度从而控制炉温，淬火炉的炉温分三段控制，使其每段温度分别达到阳01，8501和1200°C，在线回火炉的炉温控制在580°C，启动送料、牵引及冷却装置，调整钢丝的送线速度Vl和牵线速度V2调整钢丝的送料速度VI，使Vl < V2， V2-V1彡0. 5m/分，钢丝经过淬火加热炉时被加热到550°C预热保温，850°C预热保温和 1200°C淬火加热保温，其保温时间大约控制在4-5分钟，启动并调整淬火和回火冷却装置， 使钢丝经过冷却装置出口的温度低于马氏体点225°C，淬火完成后硬度达到HRC60-62.钢丝经过回火炉在580°C保温大约10分钟，经过冷却装置冷却到常温，回火后的硬度保持原来值HRC60-62不变。由于Vl < V2，钢丝形成张力，张力使钢丝弯曲量控制在0. 5mm/m以内。将上述完成淬回火且直线度又控制在合格范围内的产品，通过定尺切断装置按2米长度进行定尺切断。W6Mo5Cr4V2钢要经过三次回火，首先将上述切断的钢丝完成品并列置于如图2所示的保直夹具内，当夹具内装满钢丝后将盖子固定，然后将该夹具置于井式回火炉中进行二次回火，控制炉内温度在600°C，经过2小时保温。然后取出置于空气中冷却，当整体冷却至室温时再一次将其置于井式炉中进行三次回火，控制炉温在560°C经过2小时保温。然后取出置于空气中冷却，当整体冷却至室温时，将工件取出。回火完成后最终硬度为6(T62HRC。例 4
细长轴类部品用结构钢材料38CrMoAl的生产方法将盘原料拉拔至f 10. 3的成品盘元。将拉拔好的成品盘元置于放线架上，按图1所示顺序安装送料装置为变频调速电机滚动传动机组，钢丝穿过转辊组进入淬火加热装置；该淬火加热装置为管道式连续电阻炉， 钢丝穿过该管道式加热装置进入淬火冷却装置；该淬火冷却装置为水溶性PAG淬火剂水溶液(溶剂水=1 :12)及水清洗槽，钢丝穿过该淬火冷却装置进入回火加热装置；该回火加热装置为管道式连续电阻炉，钢丝穿过该加热器进入回火冷却装置；该回火冷却装置是由风机和若干均布在钢丝周围的风筒构成的，钢丝穿过风筒管进入牵料装置，该牵料装置为变频调速电机滚动传输机组，钢丝穿过转辊组进入定尺切断装置。启动淬火及回火的管道式连续电阻炉，淬火炉温度设定在980°C，回火炉温度设定为550°C，当淬火加热装置及回火加热装置都达到设定温度时，启动送料、牵引及冷却装置，钢丝在行进过程中经过淬火加热炉时被加热到980°C并被保温大约6分钟，经过淬火剂水溶液后被冷却到常温，此时，其淬火硬度达到HRC 50-55，再经过回火管道式连续电阻炉，在此被加热到550°C并保温10分钟以上，然后风冷使其组织趋于稳定硬度保持在HRC 38-42。调整钢丝的送料速度VI，使Vl < V2，V2-V1彡0. 5m/分，张力使钢丝弯曲量控制在0. 5mm/m以内。淬回火完成直线度又控制在合格范围内的产品，通过定尺切断装置按需要长度进行定尺切断，该38CrMoAl钢一次回火即达到需要硬度。例 5
细长轴类部品用弹簧钢材料65Mn的生产方法将盘原料拉拔至# 4. 3的成品盘元。 将拉拔好的成品盘元置于放线架上，按图1所示顺序安装送料装置为变频调速电机滚动传动机组，钢丝穿过转辊组进入淬火加热装置；该淬火加热装置为管道式连续电阻炉，钢丝穿过该管道式加热装置进入淬火冷却装置；该淬火冷却装置的冷却剂为通用淬火油，钢丝穿过该淬火冷却装置进入回火加热装置；该回火加热装置为管道式连续电阻炉，钢丝穿过该加热器进入回火冷却装置；该回火冷却装置是由风机和若干均布在钢丝周围的风筒构成的，钢丝穿过风筒管进入牵料装置，该牵料装置为变频调速电机滚动传输机组，钢丝穿过转辊组进入定尺切断装置。启动淬火及回火的管道式连续电阻炉，淬火炉温度设定在820°C， 回火加热装置温度设定为400°C，当淬火加热装置及回火加热装置都达到设定温度时，启动送料、牵引及冷却装置，钢丝在行进过程中经过淬火加热炉时被加热到820°C并被保温大约 6分钟，经过淬火剂水溶液后被冷却到常温，此时，其淬火硬度达到HRC 60-62，再经过回火管道式连续电阻炉，在此被加热到400°C并保温10分钟以上，然后风冷使其组织趋于稳定硬度保持在HRC45-48。调整钢丝的送料速度VI，使Vl < V2，V2-V1彡0. 5m/分，张力使钢丝弯曲量控制在0. 5mm/m以内。淬回火完成直线度又控制在合格范围内的产品，通过定尺切断装置按需要长度进行定尺切断，该65Mn钢一次回火即达到需要硬度。
权利要求
1.一种钢制细长轴类部品淬回火处理方法，其特征在于1将待处理的盘圆置于盘圆支架上，钢条的前端依次穿过主动送料装置、淬火加热设备、淬火冷却装置、回火加热装置、回火冷却装置，主动拉料装置和定尺切断装置；G)依据材料的特性及设备的加工能力设定主动送料速度VI、淬火加热温度、淬火冷却速度、回火加热温度、回火冷却速度、主动拉料速度V2，同时必须Vl < V2 ；⑶采用感应加热装置，首先启动送料装置和牵料装置，开始时Vl ^ V2，再启动淬火及回火加热装置，调整加热装置的功率输出量和钢条行进的速度，使钢条从淬火加热装置出口出来的温度达到其材质本身要求的淬火温度，而从回火加热装置出口出来的温度达到材质本身要求的回火温度；启动并调整淬火冷却装置，使钢条经过淬火冷却装置出口的温度低于马氏体点，以完成淬火，淬火完成后硬度要达到规定的硬度；启动并调整回火冷却装置，使钢条经过回火冷却装置出口的温度达到常温，以完成回火，回火完成后硬度要达到规定的硬度；同时调整钢条的送料速度Vl，并且Vl < V2，使钢丝弯曲量控制在0. 5mm/m以内；4将上述完成淬回火且直线度又控制在合格范围内的钢条通过定尺切断装置按需要长度进行定尺切断。
2.一种钢制细长轴类部品淬回火处理方法，其特征在于⑴将待处理的盘圆置于盘圆支架上，钢条的前端依次穿过主动送料装置、淬火加热设备、淬火冷却装置、回火加热装置、回火冷却装置，主动拉料装置和定尺切断装置；⑵依据材料的特性及设备的加工能力设定主动送料速度VI、淬火加热温度、淬火冷却速度、回火加热温度、回火冷却速度、主动拉料速度V2，同时必须Vl < V2 ；采用电阻炉加热或燃料炉加热，首先启动加热装置待其淬火炉和回火炉温度都达到设定的要求温度时，再启动牵料装置和送料装置直接使Vl ( V2 ，使钢丝弯曲量控制在 0. 5mm/m以内，使钢条从淬火加热装置出口出来的温度达到其材质本身要求的淬火温度，而从回火加热装置出口出来的温度达到材质本身要求的回火温度；启动并调整淬火冷却装置使钢条经过淬火冷却装置出口的温度低于马氏体点，以完成淬火，淬火完成后硬度要达到规定的硬度，启动并调整回火冷却装置使钢条经过冷却装置出口的温度达到常温，以完成回火，回火完成后硬度要达到规定的回火硬度；⑷将上述完成淬回火且直线度又控制在合格范围内的钢条通过定尺切断装置按需要长度进行定尺切断。
3.根据权利要求1或2所述的钢制细长轴类部品淬回火处理方法，其特征在于将上述需要二次或以上回火的切断的钢条完成品置于二次周期式回火炉内进行回火，根据其材质的要求设定其回火的时间和温度。
4.根据权利要求3所述的钢制细长轴类部品淬回火处理方法，其特征在于将需要回火的钢条置于限制回火变形的保直夹具内，然后置于周期式二次回火炉内进行二次回火。
5.根据权利要求4所述的钢制细长轴类部品回火处理方法所需的夹具，其特征在于 该保直夹具为内腔长度能容纳钢条长度、两端封闭的中空筒体，根据回火炉不同，该筒体截面的外观形状可以不同，其可以是方形或多边形，但其盛料截面为三角形，在上述保直夹具上沿长度方向设有装卸钢条用的开口，该开口上设有将其封闭的盖子，该盖子上设有将其压紧在筒内并列钢条上的紧固件。
全文摘要
一种钢制细长轴类部品淬回火处理方法，其主要是将钢条的前端依次穿过主动送料装置、淬火加热设备、淬火冷却装置、回火加热装置、回火冷却装置，主动拉料装置和定尺切断装置；并且主动送料速度V1≤主动牵料速度V2；调整加热装置的输出量和钢条行进的速度使钢条从淬火加热装置出口出来的温度达到其淬火温度，调整冷却装置使钢条经过冷却装置出口出来的温度低于马氏体点，调整回火加热装置，使钢条从回火加热装置出口出来的温度达到其回火温度，调整冷却装置使钢条经过冷却装置出口出来的温度达到常温；然后按需要长度进行定尺切断；根据需要置于二次回火炉内进行回火。本发明获得的产品硬度合适、质量好、能连续生产、成本低。
文档编号C21D9/28GK102181621SQ20111010484
公开日2011年9月14日 申请日期2011年4月26日 优先权日2011年4月26日
发明者宁甲明, 贾东霞, 陈智涛 申请人:大连东非特钢制品有限公司