[发明专利]一种获取厚壁高筒环锻件平衡态组织的热处理方法

说明书

本发明公开一种获取厚壁高筒环锻件平衡态组织的热处理方法，包括以下步骤：通过首先用较低温度、较长时间保温进行预正火处理；再通过提高正火加热温度进行正火处理，使工件组织充分转变，再结晶充分，经保温，使正火后晶粒组织更均匀，在预正火处理和正火处理过程中，采用间歇空冷+炉冷+空冷方式。本发明采取预正火+等温正火方式获得需要的平衡态组织，晶粒度均匀，晶粒度极差小于2级，金相组织按GB/T 13320标准评级图图1检测，达到一～三级，工件后续调质热处理后有效区回火索氏体组织按GB/T 13320标准评级图图3检测，达到一～三级，性能稳定，产品合格率从不足50％提升至100％，空冷时间减少，生产效率提高。

技术领域

本发明属于热处理技术领域，具体涉及一种获取厚壁高筒环锻件平衡态组织的热处理方法。

背景技术

调质钢是在黑色金属材料领域最常用的一类材料，采用该类材料生产的厚壁高筒环锻件普遍用于机械装备的齿轮齿圈等关键转动部件。此类环锻件属于典型厚壁高筒件，其结构见图1，环锻件外径OD一般在1500mm～2500mm，高度H一般大于500mm，壁厚W一般在200mm～400mm。为实现该类产品在调质处理后达到最佳的组织状态和机械性能，通常需要在调质前对产品进行预备热处理，使材料组织形态为平衡态组织：弥散均匀分布的铁素体+珠光体组织，同时晶粒度均匀细化。

目前比较常见的预备热处理方法为：正火+回火，即，将工件加热到奥氏体转变温度AC3以上50～150℃进行均热保温后出炉，在常温中自然冷却，待冷却到室温后重新加热到620～680℃之间均热保温后出炉空冷。由于该类材料C元素含量百分比在0.30％以上，同时含有Cr、Ni、Mo等奥氏体稳定元素，因此在空冷时仅有少量甚至不发生铁素体析出转变，冷却后主要以块状贝氏体和珠光体组织为主，且晶粒度不均匀，晶粒度最大与最小极差在3级左右，如图2-3所示。很显然，采用普通正火难以获得理想的弥散均匀分布的铁素体+珠光体组织，该类组织硬度较高，不利于后续机械加工，且后续调质时不利于淬透层深度提高和组织性能的均匀稳定，导致后续调质组织不均匀，尤其对应齿轮部件，将导致齿部疲劳寿命下降，发生断齿失效。

发明内容

为解决现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种获取厚壁高筒环锻件平衡态组织的热处理方法。

为实现上述目的，达到上述技术效果，本发明采用的技术方案为：

本发明提供了一种获取厚壁高筒环锻件平衡态组织的热处理方法，包括以下步骤：

通过首先用较低温度、较长时间保温进行预正火处理，使晶粒细化，组织均匀；再通过提高正火加热温度进行正火处理，使工件组织充分转变，再结晶充分，经适当保温，使正火后晶粒组织更均匀，在预正火处理和正火处理过程中，采用间歇空冷+炉冷+空冷方式，使工件在中温转变区停留有足够时间进行铁素体转变，得到均匀细化的铁素体+珠光体组织。

本发明提供的获取厚壁高筒环锻件平衡态组织的热处理方法，具体包括以下步骤：

(1)、预正火：将工件随炉加热至正火温度，按有效工件壁厚*2.0min/mm保温，保温结束后出炉空冷；

(2)、等温正火：将工件随炉加热至正火温度，按有效工件壁厚*1.6min/mm保温，保温结束后空冷至720～750℃，再进行炉冷至650～680℃，在650～680℃条件下，按1.8min/mm保温后炉冷至500℃以下，出炉空冷到室温。

步骤(1)中，所述正火温度不低于830℃。

步骤(2)中，所述正火温度不低于880℃。