一种合金钢40Cr热处理方法与流程

本发明涉及一种合金钢40cr热处理方法，属于热处理技术领域。

背景技术：

40cr钢是机械制造业使用最广泛的钢之一，属于中碳合金调质钢，冷镦模具钢，调质处理后会有良好的综合力学性能。根据标准gb/t3077-2015中推荐的热处理进行调质，但标准中只推荐了淬火温度为(850±15)℃，冷却剂是油，回火温度为(520±50)℃，冷却剂是水或油。但具体保温时间、冷却介质、冷却时间都未提及，仅能根据经验判断保温时间、冷却介质、冷却时间，但在实际生产中会产生力学性能不符合标准要求的废件，对检验工作造成了很大的难度。

技术实现要素：

本发明需要解决的技术问题是提供一种合金钢40cr热处理方法，使得热处理后的工件的力学性能指标全部符合标准要求。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种合金钢40cr热处理方法，包括如下步骤：

a、淬火处理：将材质为合金钢40cr的工件放入马弗炉中加热至865℃进行淬火，保温90min，采用冷却介质冷却10min，所述工件的直径为25mm，且每次淬火处理时马弗炉中装入4根工件；

b、回火处理：然后将工件加热至470℃进行回火，保温80min，采用冷却介质冷却至室温。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤a中的冷却介质为淬火液与水的混合液，且淬火液与水的体积比为1:10。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤b中的冷却介质为水。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤a和b中保温时间根据计算公式(1)计算得到初始保温时间，然后根据初始保温时间和温度进行调整确定最终保温时间；

τ＝αkd……………………………….(1)，

其中：τ-工件加热保温时间；

d-工件有效厚度；

α-加热系数，当直径≤50㎜时，加热系数α取1.2～1.5min/㎜，当直径＞50㎜时，加热系数α取1.5～1.8min/㎜；

k-与装炉方式有关的修正系数，一般取1～4。

本发明技术方案的进一步改进在于：热处理后的工件力学性能：抗拉强度rm≥980mpa，屈服强度rel或rp0.2≥785mpa，伸长率a≥9％，断面收缩率z≥45％。

由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：

采用本发明热处理的工件抗拉强度、屈服强度、伸长率和断面收缩率的指标全部符合标准要求，降低废品率和生产成本。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步详细说明：

根据标准gb/t3077-2015中推荐的淬火温度为(850±15)℃，根据τ＝αkd计算淬火初始保温时间，其中，α取值1.2～1.5min/㎜，k取值4，d为工件有效厚度，根据实际生产而定，回火温度为(520±50)℃。

根据初始保温时间和温度进行调整确定最终淬火温度为865℃，保温时间90min，回火温度470℃，保温时间80min。将工件按如下步骤进行热处理：

a、淬火处理：将合金钢40cr加工为直径为25mm的试样毛坯，放入马弗炉中加热至865℃进行淬火，每次放入4根，保温90min，采用冷却介质冷却10min，冷却介质为淬火液与水的混合液，且淬火液与水的体积比为1:10；

b、回火处理：然后将工件加热至470℃进行回火，保温80min，采用水冷却至室温。

对热处理后的工件进行力学性能检测：

将试样毛坯加工为10mm的试样样棒，采用万能拉伸试验机进行性能测试，同时结合下述公式得到抗拉强度rm、屈服强度rel或rp0.2、伸长率a和断面收缩率z：

公式：抗拉强度＝最大力/原始截面积，即：rm＝fm/so

屈服强度＝屈服力/原始截面积，即：rel或rp0.2＝(rel或rp0.2)/so

即：

即：

经测量和计算后得到检测数据如下表：

表1检测结果表

从上表中可以看出：采用本发明的热处理方法处理后的工件抗拉强度rm≥980mpa；屈服强度rel或rp0.2≥785mpa；伸长率a≥9％；断面收缩率z≥45％；全部符合标准要求。

技术特征：

1.一种合金钢40cr热处理方法，其特征在于：包括如下步骤：

a、淬火处理：将材质为合金钢40cr的工件放入马弗炉中加热至865℃进行淬火，保温90min，采用冷却介质冷却10min，所述工件的直径为25mm，且每次淬火处理时马弗炉中装入4根工件；

b、回火处理：然后将工件加热至470℃进行回火，保温80min，采用冷却介质冷却至室温。

2.根据权利要求1所述的一种合金钢40cr热处理方法，其特征在于：所述步骤a中的冷却介质为淬火液与水的混合液，且淬火液与水的体积比为1:10。

3.根据权利要求1所述的一种合金钢40cr热处理方法，其特征在于：所述步骤b中的冷却介质为水。

4.根据权利要求1所述的一种合金钢40cr热处理方法，其特征在于：所述步骤a中保温时间根据计算公式(1)计算得到初始保温时间，然后根据初始保温时间和温度进行调整确定最终保温时间和温度；

τ＝αkd……………………………….(1)，

其中：τ-工件加热保温时间；

d-工件有效厚度；

α-加热系数，当直径≤50㎜时，加热系数α取1.2～1.5min/㎜，当直径＞50㎜时，加热系数α取1.5～1.8min/㎜；

k-与装炉方式有关的修正系数，一般取1～4。

5.根据权利要求1所述的一种合金钢40cr热处理方法，其特征在于：热处理后的工件力学性能：抗拉强度rm≥980mpa，屈服强度rel或rp0.2≥785mpa，伸长率a≥9％，断面收缩率z≥45％。

技术总结
本发明公开了一种合金钢40Cr热处理方法，包括如下步骤：A、淬火处理：将材质为合金钢40Cr的工件放入马弗炉中加热至865℃进行淬火，保温90min，采用冷却介质冷却10min，所述工件的直径为25mm，且每次淬火处理时马弗炉中装入4根工件；B、回火处理：然后将工件加热至470℃进行回火，保温80min，采用冷却介质冷却至室温，采用本发明热处理方法得到的工件力学性能指标全部符合标准要求。

技术研发人员：张振东;杨冉冉
受保护的技术使用者：新兴铸管股份有限公司
技术研发日：2020.11.16
技术公布日：2021.03.16