[发明专利]一种40CrNiMoA钢棒的热处理方法及应用

说明书

本发明提供了一种40CrNiMoA钢棒的热处理方法及应用。对于不同尺寸的40CrNiMoA材料采用不同的淬火介质、水冷时间以及淬火和回火温度的热处理工艺来达到所需要的机械性能，以实现40CrNiMoA钢对价格昂贵的PCrNi1Mo钢的替代。

技术领域

本发明涉及金属材料热处理技术领域，具体为一种40CrNiMoA钢棒的热处理方法及应用。

背景技术

多年来PCrNi1Mo钢的热处理工艺性能是非常稳定的，而40CrNiMoA钢与之相比，由于存在合金含量低、淬透性差、回火抗力弱等问题，其热处理工艺稳定性较差，尤其是对大直径的螺柱材料来说效果更差。

但PCrNi1Mo材料(炮钢)由于价格昂贵，提高了企业原材料采购成本，在一定程度上限制了基于该材料的产品开发与应用。实现40CrNiMoA钢代替价格贵的PCrNi1Mo材料，可使原材料采购成本降低30％左右，降本增益的效果非常明显。但如何设计热处理工艺，以克服上述40CrNiMoA钢的问题，是研发人员需要解决的技术问题。

发明内容

针对40CrNiMoA钢热处理工艺稳定性较差的问题，本发明提供了一种40CrNiMoA钢棒的热处理方法及应用。

本发明对于不同尺寸的40CrNiMoA材料采用不同的淬火介质、水冷时间以及淬火和回火温度的热处理工艺来达到所需要的机械性能，以实现40CrNiMoA钢对价格昂贵的PCrNi1Mo钢(炮钢)的替代。

本发明首先提供了一种40CrNiMoA钢棒的热处理方法，根据钢棒的不同直径采取不同的热处理工艺：

(1)当钢棒直径≤50mm时，热处理工艺采用调质油淬方式进行；

(2)当钢棒直径＞50mm时，考虑到实物螺柱淬火时硬度的均匀性，热处理工艺采用调质水淬油冷方式进行。

当钢棒直径≤50mm，热处理工艺采用调质油淬方式进行时，其工艺参数为：先在860±10℃的温度下油淬2.5～3.5小时，然后在580±10℃的温度下回火保温2.5～3.5小时。优选地，先在860℃的温度下油淬3小时，然后在580℃的温度下回火保温3小时。

当钢棒直径＞50mm，热处理工艺采用调质水淬油冷方式进行时，其工艺参数为：先在840±10℃的温度下水淬20～200秒然后油冷2.5～3.5小时，然后在600±10℃的温度下回火保温2.5～3.5小时。优选地，先在840℃的温度下水淬20～200秒然后油冷3小时，然后在600℃的温度下回火保温3小时。优选地，当钢棒直径＞100mm时，回火保温的温度为590℃。

进一步，当钢棒直径＞50mm，随着钢棒直径的增大，水淬时间应相应增加，水淬油冷过程中的水淬时间参数为：

(1)50mm＜钢棒直径≤60mm时，水淬时间参数为0.4～0.5秒/mm；

(2)60mm＜钢棒直径≤70mm时，水淬时间参数为0.5～0.6秒/mm；

(3)70mm＜钢棒直径≤80mm时，水淬时间参数为0.6～0.7秒/mm；

(4)80mm＜钢棒直径≤90mm时，水淬时间参数为0.7～0.8秒/mm；

(5)90mm＜钢棒直径≤100mm时，水淬时间参数为0.8～0.9秒/mm；

(6)100mm＜钢棒直径≤110mm时，水淬时间参数为0.9～1.0秒/mm；

(7)110mm＜钢棒直径≤120mm时，水淬时间参数为1.0～1.1秒/mm。