40CrNiMo锻造销轴的热处理工艺的制作方法

本发明涉及锻件热处理技术领域，尤其涉及一种40crnimo锻造销轴的热处理工艺。

背景技术：

热处理是指材料在固态下，通过加热、保温和冷却的手段，以获得预期组织和性能的一种金属热加工工艺。在从石器时代进展到铜器时代和铁器时代的过程中，热处理的作用逐渐为人们所认识。

金属热处理是机械制造中的重要工艺之一，与其他加工工艺相比，热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量，而这一般不是肉眼所能看到的。因此，为了使金属工件具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能，除合理选用材料和各种成型工艺外，热处理工艺往往是必不可少的。

40crnimo是一种高强度合金结构钢，具有较高的淬透性，通常处理方式为：锻后850℃-870℃正火，然后加热至820℃-840℃油冷淬火，最后540℃回火。该处理方式可以获得较为均衡的机械性能，但是抗拉强度只能达到1000mpa-1080mpa，常温冲击功65j左右，较42crmo材质提升不大。

因此，有必要提供一种新的能有效提升40crnimo锻造销轴抗拉强度及断后伸长率，大大提高冲击吸收功，满足工程设计对于高强度和小尺寸的需求，进而提升了设备安全系数的40crnimo锻造销轴的热处理工艺来解决上述技术问题。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种能有效提升40crnimo锻造销轴抗拉强度及断后伸长率，大大提高冲击吸收功，满足工程设计对于高强度和小尺寸的需求，进而提升了设备安全系数的40crnimo锻造销轴的热处理工艺。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案:

一种40crnimo锻造销轴的热处理工艺，包括如下步骤：

步骤s10、等温正火处理，将锻胚置于电炉内进行奥氏体化，随后将锻胚的温度控制在650℃并保持15h后空冷；

步骤s20、粗加工，将经步骤s10处理后的锻胚粗加工成型为40crnimo钢销轴；

步骤s30、调质处理，对步骤s20成型的40crnimo钢销轴依次进行淬火及回火工序；

步骤s40、气体渗氮处理，用气体去油法对所述40crnimo钢销轴进行表面清洗，并将所述40crnimo钢销轴放入气氛渗氮炉内，在加热条件下将所述40crnimo钢销轴加热至520℃并保持2h，然后持续注入氨气并保持70h。

优选的，步骤s40中，所述加热条件为炉温升至150℃之前排出炉内空气，确保参与渗氮处理的气体只有氨气和氮气。

优选的，步骤s40中，所述40crnimo钢销轴加热后的保持阶段，炉温保持520℃。

优选的，步骤s20中，将锻胚粗加工成型为40crnimo钢销轴后，将所述40crnimo钢销轴放入电炉内加热至850℃并保持3h，随后关闭加热使所述40crnimo钢销轴随电炉降温至610℃并保持。

优选的，所述40crnimo钢销轴在所述电炉内的加热时间为50min-70min。

优选的，步骤s30中，淬火工序为将所述40crnimo钢销轴在610℃保持45min后出炉进行油冷。

优选的，回火工序为将所述40crnimo钢销轴在560℃保持5h，随后空冷。

优选的，步骤s10中，多个锻胚在所述电炉中间隔分布且处于同一平面。

优选的，将所述锻胚奥氏体化的条件为在所述电炉内匀速升温至900℃后保持8h。

综上所述，与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：通过在回火工序后添加气体渗氮处理工序，使得采用本工艺加工的40crnimo锻造销轴能够获得更高的表面硬度及耐磨性能；进一步优化了现有技术中40crnimo锻造销轴的各个加工步骤，具体的，采用本发明提供的热处理工艺进行加工的40crnimo锻造销轴，在1/2d处的屈服强度不低于1100mpa，硬度不低于hrc37，常温冲击功≥70j，在芯部的屈服强度不低于1080mpa，硬度不不低于hrc35，常温冲击功≥65j，表面硬度≥700hv，性能均优于市场同类产品，也就是说，采用本工艺处理后的工件具有更好的抗拉强度、断后伸长率、更高的冲击吸收功及设备安全系数。

附图说明

图1为应用本发明提供的40crnimo锻造销轴的热处理工艺处理的40crnimo锻件粗车圆棒处理后的取样测试图；

图2为本发明提供的40crnimo锻造销轴的热处理工艺的流程框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。下述实验例和实施例用于进一步说明但不限于本发明。

请参阅图2，本发明提供了一种40crnimo锻造销轴的热处理工艺，并具体包括如下步骤：

步骤s10、等温正火处理，将锻胚置于电炉内进行奥氏体化，随后将锻胚的温度控制在650℃并保持15h后空冷；以获得更多的奥氏体组织。

其中，多个锻胚在所述电炉中间隔分布且处于同一平面，需要注意的是，将多个锻胚同时放入所述电炉时，需要保证相邻锻胚之间的距离大于单个锻胚的直径，且不得堆码。

将所述锻胚奥氏体化的条件为在所述电炉内匀速升温至900℃后保持8h。

本步骤主要用于对锻胚进行细化晶粒、均匀组织以及消除内应力，改善材料的晶粒粗大等过热缺陷和带状组织，为后续工序做准备。

步骤s20、粗加工，将经步骤s10处理后的锻胚粗加工成型为40crnimo钢销轴；

具体的，将锻胚加工成型为40crnimo钢销轴后，将所述40crnimo钢销轴重新放入电炉内加热至850℃并保持3h，随后关闭加热使所述40crnimo钢销轴随电炉降温至610℃并保持。通过此步骤，使得粗加工后的所述40crnimo钢销轴热透，保证后续工序的正常进行。

需要注意的是，所述40crnimo钢销轴在所述电炉内的加热时间需要保证在为50min-70min。在本实施方式中，所述40crnimo钢销轴在所述电炉内的加热时间为60min。

步骤s30、调质处理，对步骤s20成型的40crnimo钢销轴依次进行淬火及回火工序；

具体的，淬火工序为将所述40crnimo钢销轴在610℃保持45min后出炉进行油冷；回火工序为将所述40crnimo钢销轴在560℃保持5h，随后空冷。以此保证所述40crnimo钢销轴的淬透、回透。

步骤s30的调质处理，通过优化的温度曲线，使得所述40crnimo钢销轴获得均匀的内部结构，提高了所述40crnimo钢销轴的整体强度与硬度。

步骤s40、气体渗氮处理，用气体去油法对所述40crnimo钢销轴进行表面清洗，并将所述40crnimo钢销轴放入气氛渗氮炉内，在加热条件下将所述40crnimo钢销轴加热至520℃并保持2h，然后持续注入氨气并保持520℃温度70h，以此保证氮离子充分渗入。

需要说明的是，在使用气氛渗氮炉加热的过程中，应该确保参与渗氮处理的气体只有氨气和氮气。一方面起到防止氨气分解与空气接触而发生爆炸性气体，另一方面防止所述40crnimo钢销轴的表面被氧化。

具体的，在本实施方式中，所述加热条件为炉温升至150℃之前通入氮气排出炉内空气，以此保证参与渗氮处理的气体只有氨气与氮气。

在所述40crnimo钢销轴加热后的保持阶段，所述40crnimo钢销轴的温度与炉温需维持520℃，同时持续注入氨气以维持炉内正压。保持70h后，关闭电源让所述40crnimo钢销轴的温度与炉温缓慢下降，当炉温降至150℃以下时开炉。

通过设置此步骤，进一步提高所述40crnimo钢销轴的表面硬度，提升耐磨性能。

本发明还提供了一组实验例，请具体参阅图1、表1表2，图1为应用本发明提供的40crnimo锻造销轴的热处理工艺处理的40crnimo锻件粗车圆棒(φ140*175mm)处理后的取样测试图；表1为粗车圆棒芯部位置l0点测试数据；表2为1/2d位置l1点测试数据。

表一

表二

由图表可知，采用本发明提供的40crnimo锻造销轴的热处理工艺处理生产的40crnimo锻件粗车圆棒机械性能优异，在1/2d处屈服强度不低于1100mpa，硬度不低于hrc37，常温冲击功≥70j，在芯部屈服强度不低于1080mpa，硬度不低于hrc35，常温冲击功≥65j，表面硬度≥700hv，性能明显优于市场同类产品。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：通过在回火工序后添加气体渗氮处理工序，使得采用本工艺加工的40crnimo锻造销轴能够获得更高的表面硬度及耐磨性能；进一步优化了现有技术中40crnimo锻造销轴的各个加工步骤，具体的，采用本发明提供的热处理工艺进行加工的40crnimo锻造销轴，在1/2d处的屈服强度不低于1100mpa，硬度不低于hrc37，常温冲击功≥70j，在芯部的屈服强度不低于1080mpa，硬度不不低于hrc35，常温冲击功≥65j，表面硬度≥700hv，性能均优于市场同类产品，也就是说，采用本工艺处理后的工件具有更好的抗拉响度、断后伸长率及设备安全系数。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和修饰，这些改进和修饰也应视为本发明的保护范围。