阅读说明：本技术 一种主轴基体强韧化热处理方法 (Main shaft matrix strengthening and toughening heat treatment method ) 是由 尹卓君 李鼎福 于香华 *** 于 2020-07-23 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种主轴基体强韧化热处理方法,其步骤为：预处理—第一次普通淬火—第二次亚温淬火—第一次回火—第二次回火。主轴通过预处理,消除残余铸态及遗传组织影响,细化晶粒,消除应力；通过2次淬火特别是亚温淬火获得强度高的马氏体和韧性相的铁素体的混合组织；通过2次回火继续细化晶粒稳定组织,消除应力,获得以索氏体为主、细小块状铁素体为辅的回火组织,可以在不降低或略微降低材料的强度的情况下,明显的提高钢的塑性和韧性,尤其提高低温韧性。使34CrNi3Mo主轴的-45℃低温冲击值比普通方法提高30-50%,热处理一次合格率达到100%,提高了生产效率,降低了热处理成本。(The invention discloses a strengthening and toughening heat treatment method for a main shaft matrix, which comprises the following steps: pretreatment, primary common quenching, secondary sub-temperature quenching, primary tempering and secondary tempering. The main shaft eliminates the influence of residual cast state and genetic organization through pretreatment, refines crystal grains and eliminates stress; 2 times of quenching, particularly sub-temperature quenching, to obtain a mixed structure of martensite with high strength and ferrite with a tough phase; the grain stable structure is continuously refined through 2 times of tempering, the stress is eliminated, the tempered structure which takes sorbite as the main part and fine massive ferrite as the auxiliary part is obtained, and the plasticity and the toughness of the steel, especially the low-temperature toughness, can be obviously improved under the condition of not reducing or slightly reducing the strength of the material. The impact value of the 34CrNi3Mo main shaft at the low temperature of minus 45 ℃ is improved by 30 to 50 percent compared with the ordinary method, the first-time qualification rate of the heat treatment reaches 100 percent, the production efficiency is improved, and the heat treatment cost is reduced.)

一种主轴基体强韧化热处理方法

技术领域

本发明涉及一种主轴基体强韧化热处理方法，尤其涉及一种34CrNi3Mo主轴基体强韧化热处理方法，属于金属热处理技术领域。

背景技术

34CrNi3Mo是北美、俄罗斯等高寒地带国家石油钻采设备顶驱主轴常用的一种中合金钢材质，其良好的机械性能特别是优良的低温冲击性能，得到用户的一致好评。目前该材质在行业内用户要求的低温冲击最低温度要求是-45℃，V型缺口冲击值不低于54J,在热处理实际生产中经常出现-45℃低温冲击值不合格的情况。经过大量的试验和分析总结，我们采取了一种新的热处理工艺方案，使该材质在-45℃时的V型缺口冲击值至少提高30%-50%。该方案的创新之处是对该合金在淬火之前加强了预处理，在淬火阶段先进行1次普通淬火，然后进行第2次亚温淬火，在淬火过程中自制了淬火液搅拌装置，冷却烈度可调整，最后进行2次回火处理。预处理的目的是为了消除残余铸态和遗传组织，同时细化晶粒稳定，消除应力；亚温淬火的目的是获得强度高的马氏体和韧性相的铁素体的混合组织，可以在不降低或略微降低材料的强度的情况下，通过2次高温回火细化晶粒稳定组织，消除应力，明显的提高钢的塑性和韧性，尤其提高低温韧性。该热处理工艺方案，是一系列热处理方法的组合应用方案，缺一不可，顺序不容改变，否则效果大打折扣，也得不到所需要的低温性能。

发明内容

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种主轴基体强韧化热处理方法，以34CrNi3Mo主轴为例，其步骤为：

1、首先将试验钢进行预处理：

炉温小于100℃入炉，升温速度100℃/h左右,升到870-880℃保温5-6小时，出炉风冷至室温；然后将试验钢升温速度100℃/h左右,升到650-670℃退火 ，5-6小时，炉冷至500℃，出炉空冷至室温。

2、将进行过预处理的试验钢进行第一次普通淬火：

炉温小于100℃入炉，升温速度100℃/h左右,升到870-880℃保温5-6小时，于18-23℃的HX-2000有机淬火介质中淬火，低于100℃出介质空冷至室温。

3、将进行过第一次普通淬火的试验钢进行第二次亚温淬火：

炉温小于100℃入炉，升温速度100℃/h左右,升到800-810℃，保温5-6小时，于18-23℃的HX-2000有机淬火介质中淬火，低于100℃出介质空冷至室温。

4、将进行过亚温淬火的试验钢进行第一次回火:

炉温小于100℃入炉，升温速度100℃/h左右,升到540-550℃,保温6-7小时，出炉空冷。

5、将进行过亚温淬火的试验钢进行第二次回火:

炉温小于100℃入炉，升温速度100℃/h左右,升到560-570℃,保温6-7小时，出炉空冷。

本发明的有益效果是：34CrNi3Mo主轴通过预处理，消除残余铸态及遗传组织影响，细化晶粒，消除应力；通过2次淬火特别是亚温淬火获得强度高的马氏体和韧性相的铁素体的混合组织；通过2次回火继续细化晶粒稳定组织，消除应力，获得以索氏体为主、细小块状铁素体为辅的回火组织，可以在不降低或略微降低材料的强度的情况下，明显的提高钢的塑性和韧性，尤其提高低温韧性。使34CrNi3Mo主轴的-45℃低温冲击值比普通方法提高30-50%，热处理一次合格率达到100%，提高了生产效率，降低了热处理成本。

附图说明

图1为实施例的样号1的金相检验结果。

图2为实施例的样号2的金相检验结果。

图3为实施例的样号3的金相检验结果。

具体实施方式

一种主轴基体强韧化热处理方法，以34CrNi3Mo主轴为例，其步骤为：

1、首先将试验钢进行预处理：

炉温小于100℃入炉，升温速度100℃/h左右,升到870-880℃保温5-6小时，出炉风冷至室温；然后将试验钢升温速度100℃/h左右,升到650-670℃退火 ，5-6小时，炉冷至500℃，出炉空冷至室温。

2、将进行过预处理的试验钢进行第一次普通淬火：

炉温小于100℃入炉，升温速度100℃/h左右,升到870-880℃保温5-6小时，于18-23℃的HX-2000有机淬火介质中淬火，低于100℃出介质空冷至室温。

3、将进行过第一次普通淬火的试验钢进行第二次亚温淬火：

炉温小于100℃入炉，升温速度100℃/h左右,升到800-810℃，保温5-6小时，于18-23℃的HX-2000有机淬火介质中淬火，低于100℃出介质空冷至室温。

4、将进行过亚温淬火的试验钢进行第一次回火:

炉温小于100℃入炉，升温速度100℃/h左右,升到540-550℃,保温6-7小时，出炉空冷。

5、将进行过亚温淬火的试验钢进行第二次回火:

炉温小于100℃入炉，升温速度100℃/h左右,升到560-570℃,保温6-7小时，出炉空冷。

实验数据：

一、34CrNi3Mo主轴试验钢的化学成分如表1:

表1 34CrNi3Mo主轴试验钢的化学成分（质量分数，%）

二、性能试验结果

三、金相检验结果

样号1的金相检验结果见图1；

样号2的金相检验结果见图2；

样号3的金相检验结果见图3。

四、结论：

34CrNi3Mo主轴基体强韧化方法，通过一系列热处理工艺方法的实施，达到并超过了技术标准要求，特别是对低温冲击指标的提升明显，证明该工艺方案能够应用于34CrNi3Mo主轴基体的强韧的实际生产应用。