專利名稱:鋼的中等磁場強度磁場熱處理工藝的制作方法

　　本發明屬于鋼的熱處理工藝方法，特別是高速鋼的熱處理工藝。

　　通常高速鋼的回火及鋼的等溫淬火。退火、冷處理和化學熱處理工序存在著生產周期長、耗能高、生產效率低等較難克服的弊病。高精密零件的冷處理工序所需的制冷設備在工廠中使用起來很煩瑣。通常，高速鋼的回火一般需要3——4次每次不少于1個小時，如果淬火后不能及時回火，會發生奧氏體的熱陳化穩定現象，為了達到充分地回火還要進一步增加回火次數和時間。鋼的等溫淬火、退火、冷處理、化學熱處理也和鋼的回火工序一樣，同樣存在著工時過長，耗能高的問題。

　　蘇聯1983年有一篇報運道，采用電磁場熱處理可以顯著加速鋼中相變過程，從而使鋼的組織細化并使鋼的機械性能提高，可促進高速鋼在熱處理過程中碳化物更加彌散析出以及殘余奧氏體的轉變。蘇聯采用的是直流磁場，磁場強度高達1000千安培/米以上。如此高的強度目前還只是限于理論研究，未能在工業中應用，因此在工業中沒有使用價值。

　　本發明目的就是要縮短鋼的熱處理工藝的生產周期，降低磁場強度使電磁場熱處理具有工業實用價值。取消高精密零件的冷處理工序，解決熱處理工藝過程耗能量高、生產效率低的問題。

　　發明是這樣實現的在套在熱處理爐罐外或爐子外壁的線圈上接一脈沖發生器，產生頻率為30周-300千周的脈沖以及中等磁場強度的脈沖磁場，采用的磁場強度為1500-85000安培/米。

　　本發明因只需在熱處理爐罐外或爐子外壁加一個圈產生磁場，所以結構簡單使用方便，而收到的效果可觀。

　　經脈沖磁場熱處理后的高精密零件可取消冷處理工序來促進合金鋼中的殘余奧氏體轉變，減少內應力，提高零件的尺寸穩定性及質量和壽命。利用脈沖磁場進行化學熱處理可使滲硼速度比常規速度提高26％，滲氮速度比常規滲氮速度提高。脈沖磁場熱處理可以加速等溫淬火的相變過程，大大縮短等溫淬火的時間。脈沖磁場回火比常規回火生產周期縮短1倍以上。脈沖磁場退火和常規熱處理后脈沖磁場冷處理其所用時間要比常規退火以及常規冷處理所需時間減少1倍，而且鋼的特性也有所提高。同時經脈沖磁場熱處理后的彈簧以及高強鋼筋改善了“松馳”特性。鋼的硬度以及紅硬性、機械性能都有所提高。

　　以下將結合附圖對發明做進一步的描述。

　　圖1是常規回火和脈沖回火硬度曲線。

　　圖2是常規回火和脈沖回火紅硬性曲線。

　　圖3是常規800℃回火、3×1小時、40000×碳化物分布及形態。

　　圖4是脈沖磁場800℃回火、2×45分鐘、40000×的碳化物分布及形態。

　　圖5是常規560℃、3×1小時回火掃描電鏡4000×圖6是脈沖電磁場560℃、2×45分鐘回火掃描電鏡4000×圖7是正常560℃、4×1小時、 500×斷口。

　　圖8是脈沖磁場560℃、2×45分鐘、500×斷口。

　　圖9是正常等溫淬火560℃回火、4×1小時、300×斷口。

　　圖10為脈沖磁場等溫淬火560℃回火、2×45分鐘、300×斷口。

　　我們選用工業用W6Mo5Cr 4V2高速鋼，加熱裝置選用高溫鹽浴爐或高溫箱式爐在高溫箱式爐加熱時試樣表面涂以高溫防氧化脫碳涂料。高速鋼的回火工藝在自制的外熱式硝鹽爐中進行。脈沖熱處理爐子功率選用為4.5千瓦，脈沖磁場強度為1500-85000安培/米，脈沖頻率為30周-800千周，硝鹽成分為50％ NaNO3+50KNO3，淬火加熱工藝按標準工藝選用1220℃×2.5-4分鐘油冷或620℃分級冷卻，然后560℃回火。沖擊試樣選用10×10×55mm無缺口試樣，抗彎試樣為10×10×120mm。所有機械性能數據均取三件以上的平均值。殘余奧氏體測定采用x一線衍射儀并經電解分離碳化物相分析結果修正。

　　參照圖1.W6Mo5Cr4V2鋼經二次脈沖電磁場回火硬度曲線〔1〕在回火時間為45分鐘時出現極大值，比常規回火熱處理560℃、3×1小時的硬度曲線〔2〕的硬度提高了0.5HRc以上。脈沖電磁場大大加速了回火過程。

　　圖2中〔1〕為2×45分鐘脈沖磁場回火紅硬性曲線，〔2〕為3×1小時常規回火、W6Mo5Cr4V2高速鋼紅硬性曲線。圖中可見W6Mo5Cr4V2鋼經脈沖磁場熱處理后比常規處理的紅硬性也提高了0.5-1HRC。這是由于脈沖電磁場促使碳化物的彌散析出。

　　對比不同處理工藝的金相組織見圖3、圖4、圖5和圖6。經脈沖電磁場2×45分鐘回火的鋼由金相照片可見碳化物分布顯然比正常回火3×1小時的試樣更加均勻和彌散，從電子顯微鏡形貌同樣也可以看出經2×45分鐘回火處理比3×1小時正常處理工藝的碳化物顆粒細小彌散，而且回火進行的更加充加充分。

　　W6Mo5Cr4V2鋼在560℃、3×1小時正常回火時其殘余奧化體量(％)小于2％。而在560℃、2×45分鐘脈沖電磁場回火時其殘余奧化體量也小于2％，可見脈沖電磁場可代替多次回火和高溫長時間回火的作用，促使更多的殘余奧氏體向馬氏體轉變。

　　脈沖磁場回火對W6Mo5Cr4V2鋼機械性能的影響如下表

　　由表可知W6Mo5Cr4V2鋼經脈沖磁場2×45分鐘回火后不但硬度、紅硬性提高而且沖擊韌性和抗彎強度均有不同程度的提高。

　　脈沖電磁場對W6055Cr4V2鋼斷口的影響見圖7，圖8。圖中表明不同回火工藝最后獲得的斷口形態有明顯的不同，我們先后對試樣、沖擊、抗彎試樣斷口進行了多次觀察均與照片的情況類似。

　　經脈沖磁場回火處理的鋼斷口有大量的撕裂嶺而常規回火處理工藝的斷口是結晶狀脆性斷口。

　　脈沖磁場在等溫淬火中應用。高速鋼經脈沖磁場等溫淬火處理的斷口圖10撕裂嶺均比正常等溫淬火圖9的多而且深，并且時間可大大縮短。

　　脈沖電磁場在化學熱處理中的應用。

　　脈沖磁場氮化與普通氮化對GCr15、45#和W6Mo5Cr4V2鋼的影響對照如下

　　GCr15鋼正常滲硼與脈沖磁場滲硼對照

　　權利要求

　　1.一種鋼，特別是高速鋼的磁場熱處理工藝方法，其特征在于磁場是一個具有一定脈沖頻率和一定中等磁場強度的脈沖磁場。其熱處理工藝包括回火、退火、等溫淬火、冷處理和化學熱處理。

　　2.按照權利要求

　　1所述的磁場熱處理工藝，其特征在于所說的一定的脈沖頻率為30周-300千周。

　　3.按照權利要求

　　1，2所述的磁場熱處理工藝，其特征在于所說的一定的中等磁場強度的脈沖磁場的磁場強度為1500-85000安培/米。

　　專利摘要

　　鋼的中等磁場強度的磁場熱處理工藝，采用脈沖頻率為30周-300周、磁場強度為1500-85000安培/米的脈沖磁場。脈沖磁場熱處理工藝可加速化學熱處理過程，縮短鋼的退火等溫淬火和回火生產周期，取代高精密零件的冷處理工序。

　　文檔編號C21D1/04GK85106726SQ85106726

　　公開日1987年3月25日 申請日期1985年9月4日

　　發明者許伯鈞, 谷南駒, 閻殿然 申請人:河北工學院導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan