阅读说明：本技术 一种高强韧钢细长台阶轴的防变形调质方法 (Deformation-preventing tempering method for high-strength and high-toughness steel long step shaft ) 是由 王艳超 高军 华金虎 杨秀珍 张贺清 刘庆君 余国俊 王全福 白燕芳 王一江 李 于 2020-12-17 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种高强韧钢细长台阶轴的防变形调质方法,选择井式电炉进行调质处理,采用竖直吊挂的装卡方式；毛坯淬火加热出炉后空气预冷,预冷至毛坯最细部位的表面温度到达500～550℃后,淬入一定浓度的无机淬火剂聚乙烯醇水溶液中,冷却一定时间后进行两次不同温度的高温回火处理,本发明本发明从调质处理的装卡方式、减小淬火应力、去除应力和性能回火方面优化设计调质工艺过程和工艺参数,达到台阶轴要求的性能,减少变形和校正工作。力学性能达到技术要求(ReL≥1200MPa,Z≥35％,KU2≥50J),变形量及校正工作减少60％。(The invention relates to a deformation-preventing tempering method for a high-strength and high-toughness steel long stepped shaft, wherein a well-type electric furnace is selected for tempering treatment, and a vertical hanging clamping mode is adopted; the method comprises the steps of quenching, heating and discharging a blank, precooling the blank with air until the surface temperature of the finest part of the blank reaches 500-550 ℃, quenching the blank into an inorganic quenching agent polyvinyl alcohol aqueous solution with a certain concentration, cooling for a certain time, and then carrying out high-temperature tempering treatment at different temperatures twice. The mechanical property reaches the technical requirements (ReL is more than or equal to 1200MPa, Z is more than or equal to 35 percent, KU2 is more than or equal to 50J), and the deformation and the correction work are reduced by 60 percent.)

一种高强韧钢细长台阶轴的防变形调质方法

技术领域

本发明属于机械制造技术领域，具体涉及一种高强韧钢细长台阶轴的防变形调质方法。

背景技术

某台阶轴调质强度要求高(ReL≥1200MPa，Z≥35％,KU2≥50J)，毛坯长径比大(φ130-φ110×5100mm)，在调质热处理过程及加工过程中极易弯曲变形，无法满足产品设计技术要求。为满足保证加工要求，过程中频繁校正，工作量大，生产周期长，成本高。经统计，该台阶轴毛坯生产加工合格率仅为43％，制造成本高。

发明内容

本发明提供一种高强韧钢细长台阶轴的防变形调质方法，要解决的技术问题是：为减小该台阶轴毛坯调质热处理变形、加工过程变形及变形校正工作量、缩短加工周期。

为了解决以上技术问题，本发明提供了一种高强韧钢细长台阶轴的防变形调质方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)选择井式电炉进行调质处理，采用竖直吊挂的装卡方式；

(2)毛坯淬火加热出炉后空气预冷，预冷至毛坯最细部位的表面温度到达500～550℃后，淬入一定浓度的无机淬火剂聚乙烯醇水溶液中，冷却一定时间；

(3)进行两次不同温度的高温回火处理。

进一步地，细长台阶轴毛坯材料为35CrNi3MoVA。

进一步地，细长台阶轴毛坯的直径为φ130～φ110，长度为5100mm。

进一步地，步骤(2)中，毛坯淬火加热温度为830～850℃，均保温3～4h后出炉。

进一步地，步骤(2)中，淬入0.1％～0.20％浓度的无机淬火剂聚乙烯醇水溶液中。

进一步地，步骤(2)中，冷却时间为8-10min。

步骤(1)中，选择炉温均匀性为±10℃的井式电炉进行调质处理。

步骤(3)中，淬火后依次进行520～540℃和550～570℃两次保温5-6h的高温回火。

有益效果：本发明对高强韧材料用钢制造的细长台阶轴毛坯，在保证调质淬火效果的条件下，采用井式电炉处理、专用工装竖直吊挂装卡方式，热处理采用预冷淬火方法，先在空气中预冷到一定温度后再淬火冷却，冷却介质采用冷却速度较缓和的一定浓度的有机淬火剂进行冷却，两次不同回火温度的回火，最大程度的去除应力和提高力学性能，减小和控制身管毛坯的热处理变形、加工过程变形及变形校正工作量。本发明从调质处理的装卡方式、减小淬火应力、去除应力和性能回火方面优化设计调质工艺过程和工艺参数，达到台阶轴要求的性能，减少变形和校正工作。高强韧材料用钢制造的细长台阶轴毛坯调质处理，在保证力学性能达到ReL≥1200MPa，Z≥35％,KU2≥50J要求的同时，最大程度的减少淬火变形和变形校正工作。

具体实施方式

为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

本发明提出的一种高强韧钢细长台阶轴的防变形调质方法，以高强韧材料用钢35CrNi3MoVA制造的细长台阶轴毛坯(直径：φ130～φ110mm，长度5100mm)调质处理为例，具体包括以下步骤：

(1)选择炉温均匀性为±10℃的井式电炉进行调质处理，采用竖直吊挂的装卡方式；

(2)利用高强韧钢奥氏体组织的稳定性和马氏体转变温度点，选择最佳的预冷温度，达到良好的淬火效果：毛坯淬火加热温度为830～850℃，均保温3～4h后，出炉空气预冷，预冷至毛坯最细部位φ110表面温度到达500～550℃后，之间时开始淬火冷却；

冷却介质采用冷却速度较缓的淬火剂聚乙烯醇水溶液，浓度为0.1％～0.20％，冷却时间为8-10min，减小淬火应力；

(3)为消除淬火应力，提高力学性能，淬火后进行两次不同温度的高温回火处理，分别为520～540℃和550～570℃两次保温5-6h的高温回火，回火为空冷。

试制处理的4支台阶轴毛坯，经力学性能检测：ReL为1250MPa～1290MPa，Z为52％～58％,KU2为34～43J，达到产品技术要求；调质毛坯外跳变形量有原来的15mm减小为6mm,变形量减少60％，减小校正工作量。在后续加工过程，基本不变形。达到了变形研究的各项目标。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。