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一种42CrMo材质的连接头用热处理工艺

阅读：1033发布：2020-06-21

IPRDB可以提供一种42CrMo材质的连接头用热处理工艺专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种42CrMo材质的连接头用热处理工艺，涉及热处理工艺领域。该工艺主要包括加热阶段、900-920℃的渗碳阶段、100-120℃的分级油冷却阶段以及410-430℃的高温回火阶段，其中渗碳阶段包括强渗、扩散以及保温阶段。本发明具有以下优点和效果：通过设置长时间的强渗阶段以及高温的扩散阶段，提高连接头的淬透性，提高其抗拉和抗压能力，达到了高使用寿命的效果。同时采用分级油冷却减少连接头内部的内应力，防止其变形和开裂；通过在扩散阶段后加设保温阶段，避免连接头发生脱碳现象。又通过高温回火得到回火索屈体组织，提高连接头的综合力学性能，进一步提高了连接头的使用寿命。，下面是一种42CrMo材质的连接头用热处理工艺专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种42CrMo材质的连接头用热处理工艺，其特征在于：包括如下步骤：S1：加热，将加热炉持续加热至900-920℃后，将连接头放置于加热炉内，保温30-

40min；

S2：渗碳，包括如下步骤：

S21：强渗，维持温度不变，持续向加热炉内通入甲醇和丙烷，保温390-410min；

S22：扩散，维持温度不变，持续向加热炉内通入甲醇和丙烷，保温190-210min；

S3：冷却，将连接头从加热炉内取出，采用100-120℃的油对连接头进行分级油冷却，冷却时间为25-35min；

S4：回火，将加热炉降温至410-430℃后，将连接头放入加热炉，保温170-190min。

2.根据权利要求1所述的一种42CrMo材质的连接头用热处理工艺，其特征在于：步骤S2还包括如下步骤：S23：保温，持续降温至830-850℃，维持温度不变，保温25-35min。

3.根据权利要求2所述的一种42CrMo材质的连接头用热处理工艺，其特征在于：步骤S3中，以50HZ的搅拌频率对分级油进行搅拌。

4.根据权利要求3所述的一种42CrMo材质的连接头用热处理工艺，其特征在于：步骤S21中的碳势CP为1.1±0.05，步骤S22中的碳势CP为0.8±0.05，步骤S23中的碳势CP为0.8±0.05。

5.根据权利要求4所述的一种42CrMo材质的连接头用热处理工艺，其特征在于：步骤S21中的加热温度为910℃，保温时间为400min。

6.根据权利要求5所述的一种42CrMo材质的连接头用热处理工艺，其特征在于：步骤S22中的加热温度为910℃，保温时间为200min。

7.根据权利要求6所述的一种42CrMo材质的连接头用热处理工艺：其特征在于：步骤S23中的加热温度为840℃，保温时间为30min。

8.根据权利要求1所述的一种42CrMo材质的连接头用热处理工艺，其特征在于：步骤S21与步骤S22中，维持温度不变，持续向加热炉内通入二氧化铈粉末，且通入量为0.1g/min。

说明书全文

一种42CrMo材质的连接头用热处理工艺

技术领域

[0001] 本发明涉及热处理工艺领域，特别涉及一种42CrMo材质的连接头用热处理工艺。

背景技术

[0002] 在材料处理和设备加工领域，热处理是一种常见的对材料表面和设备进行强化处理，使之具备各种良好特性的一类工艺，其中通过热处理可以大幅度提高工件的钢性、硬度、耐磨性、疲劳强度以及韧性等，从而满足各种机械零件和工具的不同使用要求。

[0003] 火车的两节车厢之间常常采用连接头进行连接固定，连接头是火车制动时缓冲的部件，其工作时将承受极大的撞击力，因此采用传统的热处理方法容易导致其淬透性差，进而大幅度降低了连接头的使用寿命，有待改进。

发明内容

[0004] 本发明的目的是提供一种42CrMo材质的连接头用热处理工艺，具有高使用寿命的效果。

[0005] 本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种42CrMo材质的连接头用热处理工艺，包括如下步骤：

[0006] S1：加热，将加热炉持续加热至900-920℃后，将连接头放置于加热炉内，保温30-40min；

[0007] S2：渗碳，包括如下步骤：

[0008] S21：强渗，维持温度不变，持续向加热炉内通入甲醇和丙烷，保温390-410min；

[0009] S22：扩散，维持温度不变，持续向加热炉内通入甲醇和丙烷，保温190-210min；

[0010] S3：冷却，将连接头从加热炉内取出，采用100-120℃的油对连接头进行分级油冷却，冷却时间为25-35min；

[0011] S4：回火，将加热炉降温至410-430℃后，将连接头放入加热炉，保温170-190min。

[0012] 通过采用上述技术方案，通过900-920℃的高温以及390-410min的长时间强渗阶段，提高连接头表面的渗碳效果。再通过900-920℃的高温使得连接头开始扩散，提高连接头内心的渗碳效果，进而保证了连接头的表面硬度以及心部硬度达到硬度要求，提高连接头的淬透性，提高了连接头的使用寿命，达到了高使用寿命的效果。同时采用分级油冷却减少连接头内部的内应力，防止其变形和开裂，又通过设置高温回火，得到铁素体以及细粒状渗碳体的混合物,即回火索氏体组织，因为回火索氏体组织具有优良的综合力学性能，因此进一步提高连接头的抗拉以及抗压能力，进一步提高了连接头的使用寿命。

[0013] 本发明的进一步设置为：步骤S2还包括如下步骤：

[0014] S23：保温，持续降温至830-850℃，维持温度不变，保温25-35min。

[0015] 通过采用上述技术方案，通过设置保温阶段，使得连接头内渗入的碳被固定，提高渗碳的稳定性，进而避免其发生脱碳现象而影响连接头的使用寿命，进一步达到了高使用寿命的效果。

[0016] 本发明的进一步设置为：步骤S3中，以50HZ的搅拌频率对分级油进行拌。

[0017] 通过采用上述技术方案，采用50HZ的搅拌频率对连接头进行工频淬火，降低连接头表面的形变量，降低其脱碳量，大幅度提高了连接头表面硬度，并且冲击韧性、疲劳强度以及耐磨性等均有很大提高，提高了连接头的使用寿命。

[0018] 本发明的进一步设置为：步骤S21中的碳势CP为1.1±0.05，步骤S22中的碳势CP为0.8±0.05，步骤S23中的碳势CP为0.8±0.05。

[0019] 通过采用上述技术方案，因为碳势过高会导致连接头的含碳量增加，含碳量增加会导致连接头的表面出现炭黑，使得连接头较脆，即连接头容易发生断裂或损坏。碳势过低会导致连接头的含碳量降低，进而降低连接头表面的承压能力，降低连接头的使用寿命。因此通过900-920℃的高温使得连接头的渗碳阶段的碳势CP为1.1±0.05、0.8±0.05以及0.8±0.05，进而使得连接头的含碳量恰好达到要求，进一步增大了连接头热处理后的使用寿命。

[0020] 本发明的进一步设置为：步骤S21中的加热温度为910℃，保温时间为400min。

[0021] 通过采用上述技术方案，因为强渗阶段的温度以及保温时间是影响碳势的最主要因素，温度和时间过高会导致连接头的含碳量增加，使得连接头较脆，进而降低连接头的使用寿命。温度和时间过低将会导致连接头的含碳量不达标，同时会导致连接头的渗碳不均匀，进而降低了连接头表面的硬度，同样会降低连接头的使用寿命。因此设置910℃的加热温度以及400min的保温时间，使得该状态下，连接头表面的含碳量达到硬度标准，进而避免热处理后的连接头过脆或过软，有效的增大连接头的使用寿命。

[0022] 本发明的进一步设置为：步骤S22中的加热温度为910℃，保温时间为200min。

[0023] 通过采用上述技术方案，因为经过强渗阶段后，此时工件表面碳浓度较高，且过渡区狭窄，碳的浓度梯度很大，因此采用扩散阶段降低表面含碳量，扩大渗碳层深度，使过渡区呈现平缓过程。进而通过设置910℃的加热温度以及200min的保温时间，使得该状态下，连接头表面开始扩散后，最表层的碳势为0.8左右，次表层的碳势为0.9-1.0左右，并且由次表层至芯部的碳势逐渐降低，最终降至芯部的含碳量。进而使得连接头各个位置的含碳量可以达到硬度标准，进而避免热处理后的连接头出现碳化物或发生形变或断裂，进而有效的提高了连接头的使用寿命。

[0024] 本发明的进一步设置为：步骤S23中的加热温度为840℃，保温时间为30min。

[0025] 通过采用上述技术方案，因为连接头的加热温度过高或在高温下停留时间过长时，容易发生脱碳现象，因此加热温度以及保温时间是影响连接头脱碳的主要因素，连接头脱碳容易使其表层的含碳量降低，并且其内部不能发生马氏体转变，或转变不完全，容易导致处理后得不到所要求的硬度。因此设置840℃的加热温度以及30min的保温时间，使得该状态下，降低或杜绝连接头脱碳现象的发生，进而增大连接头的使用寿命。

[0026] 本发明的进一步设置为：步骤S21与步骤S22中，维持温度不变，持续向加热炉内通入二氧化铈粉末，且通入量为0.1g/min。

[0027] 通过采用上述技术方案，因为在渗碳阶段，甲醇高温下发生裂解，并且甲醇的裂解首先是0—H键断裂，然后生成甲氧基中间体，并且甲醇裂解成CO和H2要经过被吸附的甲氧基的逐步脱氢的过程。又因为二氧化铈可以促进0—H键断裂，因此采用二氧化铈作为甲醇裂解过程的催化剂，大幅度的加快了甲醇的裂解速度，提高了连接头的渗碳速度，提高了生产效率，同时避免连接头发生脱碳现象，提高了其使用寿命。

[0028] 综上所述，本发明具有以下有益效果：

[0029] 1.通过设置长时间的强渗阶段以及高温的扩散阶段，提高连接头的淬透性，提高其抗拉和抗压能力，达到了高使用寿命的效果，同时采用分级油冷却减少连接头内部的内应力，防止其变形和开裂，又通过高温回火得到回火索氏体组织，提高连接头的综合力学性能，进一步提高了连接头的使用寿命；

[0030] 2.通过在扩散阶段后加设保温阶段，避免连接头发生脱碳现象，进一步提高了连接头的使用寿命；

[0031] 3.通过采用二氧化铈作为甲醇裂解过程的催化剂，大幅度的加快了甲醇的裂解速度，提高了连接头的渗碳速度，同时避免连接头发生脱碳现象，提高了其使用寿命。

具体实施方式

[0032] 一种42CrMo材质的连接头用热处理工艺，包括如下步骤：

[0033] S1：加热，将加热炉持续加热至900-920℃后，将连接头放置于加热炉内，保温30-40min；

[0034] S2：渗碳，包括如下步骤：

[0035] S21：强渗，维持温度不变，持续向加热炉内通入甲醇和丙烷，保温[0036] 390-410min，其中加热温度优选为910℃，保温时间优选为400min；

[0037] S22：扩散，维持温度不变，持续向加热炉内通入甲醇和丙烷，保温[0038] 190-210min，其中加热温度优选为910℃，保温时间优选为200min；

[0039] S23：保温，持续降温至830-850℃，维持温度不变，保温25-35min，其中加热温度优选为840℃，保温时间优选为30min；

[0040] 通过910℃的高温以及400min的长时间对连接头进行强渗，提高连接头表面的渗碳效果。再通过900-920℃的高温使得连接头开始扩散，提高连接头内心的渗碳效果。又通过保温阶段，使得连接头内渗入的碳被固定，避免其发生脱碳现象，进而有效的提高了连接头的淬透性，提高其处理后的韧性以及抗拉抗压能力，提高了连接头的使用寿命，达到了高使用寿命的效果；

[0041] 其中步骤S21与步骤S22中，维持温度不变，持续向加热炉内通入二氧化铈粉末，且通入量为0.1g/min；

[0042] 因为在渗碳阶段，甲醇高温下发生裂解，并且甲醇的裂解首先是0—H键断裂，然后生成甲氧基中间体，并且甲醇裂解成CO和H2要经过被吸附的甲氧基的逐步脱氢的过程。又因为二氧化铈可以促进0—H键断裂，因此当对工件进行热处理操作时，利用粉末静电喷枪向加热炉内喷入二氧化铈粉末，采用二氧化铈作为甲醇裂解过程的催化剂，大幅度的加快了甲醇的裂解速度，提高了连接头的渗碳速度，提高了生产效率，同时避免连接头发生脱碳现象，提高了其使用寿命；

[0043] 其中步骤S21中的碳势CP为1.1±0.05，步骤S22中的碳势CP为0.8±0.05，步骤S23中的碳势CP为0.8±0.05；

[0044] 因为碳势过高会导致连接头的含碳量增加，含碳量增加会导致连接头的表面出现炭黑，使得连接头较脆，即连接头容易发生断裂或损坏。碳势过低会导致连接头的含碳量降低，进而降低连接头表面的承压能力，降低连接头的使用寿命。因此通过900-920℃的高温使得连接头的渗碳阶段的碳势CP为1.1±0.05、0.8±0.05以及0.8±0.05，进而使得连接头的含碳量恰好达到要求，进一步增大了连接头热处理后的使用寿命；

[0045] S3：冷却，将连接头从加热炉内取出，采用100-120℃的油以及50HZ的搅拌频率对连接头进行分级油冷却，冷却时间为25-35min；

[0046] 同时分级油冷却减少连接头内部的内应力，防止其变形和开裂，同时采用50HZ的搅拌频率对连接头进行工频淬火，降低连接头表面的形变量，降低其脱碳量，大幅度提高了连接头表面硬度，并且连接头的冲击韧性、疲劳强度以及耐磨性等均有很大提高，进而提高了连接头的使用寿命；

[0047] S4：回火，将加热炉降温至410-430℃后，将连接头放入加热炉，保温170-190min；

[0048] 通过一次中温回火得到铁素体以及细粒状渗碳体的混合物,即回火屈氏体组织，因为回火屈氏体组织具有优良的综合力学性能，因此进一步提高连接头的抗拉以及抗压能力，提高了连接头的使用寿命。

[0049]项目实施例
表面硬度 45-52HRC
心部硬度 32-38HRC
硬化层深度 1.02mm以上
试验检测使用寿命 10000次以上

[0050] 具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

标题	发布/更新时间	阅读量
热处理淬火装置-专利编号CN103993142B	2020-05-12	254
弹簧热处理架-专利编号CN103993151A	2020-05-11	630
高效热处理炉-专利编号CN103937953B	2020-05-13	648
热处理炉-专利编号CN109798769A	2020-05-11	518
热处理用载架-专利编号CN109777940A	2020-05-13	400
弹簧热处理架-专利编号CN103993151B	2020-05-12	550
热处理设备-专利编号CN109722620A	2020-05-11	722
热处理淬火装置-专利编号CN103993142A	2020-05-11	383
热处理炉-专利编号CN204690067U	2020-05-13	1024
热处理炉-专利编号CN208151441U	2020-05-12	839

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