CN102212664B - 一种不锈钢牵引销的热处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种不锈钢牵引销的热处理方法，包括调质处理和表面硬化处理，调质处理包括，对退火态不锈钢牵引销进行淬火，淬火温度为1000～1050℃，保温2～6h，采用油淬火；然后进行高温回火，回火温度为720～760℃，保温4～8h，回火后空冷；表面硬化处理包括：采用加热型圆环感应器进行高频淬火，设置阳极电压9～12KV，阳极电流5～7.5A；然后进行低温回火，回火温度为150～250℃，回火后空冷。本发明的热处理工艺能有效控制硬化层深度并保证硬度的均匀性，显著提高了9Cr18MoV牵引销表面强度及耐磨性，同时提高了其心部的力学性能，从而提高了牵引销的使用性能。
Description
技术领域
本发明属于金属热处理技术领域，具体涉及电力机车上不锈钢牵引销的热处理方法。
背景技术
牵引销是电力机车的一个重要零件，牵引销在机车长时间运行过程中，因牵引杆的转动、相互摩擦、冲击等力的作用而出现磨损，呈现凹坑或台阶，严重锈蚀时会与牵引杆抱死，造成大修时牵引销无法正常拆卸退出。
传统的牵引销一般采用中碳钢调质后表面硬化处理，存在耐磨性差、寿命短且容易生锈导致拆卸困难等不足。为了提高牵引销的使用性能，新型大功率电力机车的牵引销主要采用X90CrMoV18不锈钢(对应国内牌号9Cr18MoV钢)制造，其化学成分(质量分数)为：0.94％的C，17.60％的Cr，1.26％的Mo，0.77％的Si，0.38％的Mn，0.12％的V。相对传统中碳钢材料的牵引销而言，不锈钢牵引销不仅提高了硬度要求和深度要求，在增加耐磨性能的同时，还能有效地解决牵引销腐蚀后造成的拆卸困难。
不锈钢的热处理能改变其物理性能、力学性能、残余应力及恢复由于预先加工和受热收到严重影响的抗腐蚀能力，从而得到不锈钢的最佳使用性能。现有技术中已公开的不锈钢热处理相关专利不少，如：发明专利200610030594.6公开了一种高强度不锈钢及其热处理方法，采用先将钢卷竖直放置于罩式退火炉内进行退火处理，再钢卷经整体加热到650～700℃并保温20～30小时，然后使钢卷随炉冷却至550℃以下，使其具有较高的屈服强度和抗拉强度；发明专利200410066465.3公开了1Cr17Ni2不锈钢的软化退火热处理方法，其采用二次软化退火工艺，解决了冷拉材在冷拔和退火时出现的浅表面和角部横裂的技术问题；发明专利200810010943.7提供了一种沉淀硬化马氏体不锈钢FV520B的热处理方法，先在较高温度进行短时间回火，之后采取缓慢冷却的方式，使其具有优良的韧性和强度。
由于不锈钢的热处理比较复杂，需要根据不同钢种的特点选用不同的热处理方式及参数，才能满足用户特定的要求。对于电力机车上不锈钢牵引销的热处理方法，鲜有文献公开，是目前常规的热处理方法难以解决的技术难题。郑业方等发表了“机车不锈钢牵引销表面硬化工艺探讨”(电力机车与城轨车辆，第30卷第5期，2007年9月20日)，探索了多种不锈钢牵引销表面硬化工艺，为本专利发明人早期公开的论文，为确定本发明方法提供了一定依据，但并未公开热处理方法的具体流程和相关参数。
发明内容
针对现有技术上存在的不足，本发明目的在于提供一种使不锈钢牵引销表面具有高强度和良好的耐磨性，心部具有较高的强度和韧性，综合力学性能优异的热处理方法。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
一种不锈钢牵引销的热处理方法，包括调质处理和表面硬化处理，所述：调质处理为，首先对退火态不锈钢牵引销进行淬火，淬火温度为1000～1050℃，保温2～6h，采用油淬火；然后进行高温回火，回火温度为720～760℃，保温4～8h，回火后空冷；
所述表面硬化处理为，首先采用加热型圆环感应器进行高频淬火，设置阳极电压9～12KV，阳极电流5～7.5A；然后进行低温回火，回火温度为150～250℃，回火后空冷。
作为优选，所述淬火环节的淬火温度为1000～1050℃，保温时间为3～5h。
作为优选，所述高温回火环节的回火温度为740～750℃，保温时间为5～6h。
作为优选，所述高频淬火环节采用压缩气体/油双介质淬火冷却，设置阳极电压10～12KV，阳极电流6～7.5A。
作为优选，加热时采用0.2～0.4MPa的压缩空气进行连续加热淬火，而后立即将不锈钢牵引销放入油中冷却。
作为优选，所述低温回火环节的回火温度为200～250℃。
采用本发明方法热处理后产品性能指标如下：
1、调质后性能指标如下：1)抗拉强度≥770MPa；2)屈服强度≥530MPa；3)冲击功Aku2≥13J；4)硬度240-300HB。
2、表面硬化后性能指如下：1)表面硬度500-600HV；2)淬硬层深度Rht400＝0.8+0.8。
本发明的有益效果是：
与现有技术相比，本发明的热处理工艺采用调质+表面硬化处理的热处理方法，能有效控制硬化层深度并保证硬度的均匀性，显著提高了9Cr18MoV牵引销表面强度及耐磨性，同时又提高了心部的力学性能，从而提高了牵引销的使用性能。
说明书附图
图1：不锈钢牵引销表层金相图；
图2：不锈钢牵引销心部金相图。
具体实施方式
为使本发明易于明白理解，下面通过实施例来加以说明。
实施例1：
X90CrMoV18不锈钢牵引销化学成分(质量分数)为：0.94％的C，17.60％的Cr，1.26％的Mo，0.77％的Si，0.38％的Mn，0.12％的V。
调质处理：淬火温度1030℃，保温2小时后淬火，淬火介质为油，而后进行回火，回火温度为740℃，保温时间为5小时。
调质完成后进行精加工(或半精加工)，而后进行表面硬化处理。采用加热型圆环感应器进行高频淬火，感应器与工件之间的间隙为1～3mm，设置高频参数，阳极电压10KV，阳极电流6A，按连续加热冷却的方式进行淬火，采用0.4MPa高压空气连续冷却加热完成后放入油中冷却。最后进行回火，回火温度200℃，回火后空冷。
采用以上工艺进行热处理后，牵引销表面具有高强度和良好的耐磨性，心部具有较高的强度和韧性，获得良好的综合力学性能。经检测性能参数见表1：
表1
图1为不锈钢牵引销表层金相图，图2为不锈钢牵引销心部金相图，金相观察发现，经热处理后，表层组织为细小的回火隐晶马氏体、共晶碳化物和弥散分布的粒状碳化物，炭化物颗粒细小、棱角钝化且分布均匀，这种显微组织势必造成硬度较高，而且耐磨性非常好；牵引销心部为索氏体、共晶碳化物和细块状炭化物，这保证了牵引销在使用时保留一定的强韧性。
实施例2：
调质处理：淬火温度1000℃，保温3.5小时后淬火，淬火介质为油，而后进行回火，回火温度为750℃，保温时间为5小时。
调质完成后进行精加工(或半精加工)，而后进行表面硬化处理。采用加热型圆环感应器进行高频淬火，感应器与工件之间的间隙为1～3mm，设置高频参数，阳极电压11KV，阳极电流7A，按连续加热冷却的方式进行淬火，采用0.3MPa高压空气连续冷却加热完成后放入油中冷却。最后进行回火，回火温度200℃，回火后空冷。经检测性能参数见表2：
表2
实施例3：
调质处理：淬火温度1050℃，保温5小时后淬火，淬火介质为油，而后进行回火，回火温度为740℃，保温时间为5小时。
调质完成后进行精加工(或半精加工)，而后进行表面硬化处理。采用加热型圆环感应器进行高频淬火，感应器与工件之间的间隙为1～3mm，设置高频参数，阳极电压12KV，阳极电流7.5A，按连续加热冷却的方式进行淬火，采用0.2MPa高压空气连续冷却加热完成后放入油中冷却。最后进行回火，回火温度250℃，回火后空冷。经检测性能参数见表3：
表3
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (6)
1.一种不锈钢牵引销的热处理方法，所述不锈钢牵引销材质为9Cr18MoV，包括调质处理和表面硬化处理，其特征在于：
所述调质处理是，首先对退火态不锈钢牵引销进行淬火，淬火温度为1000～1050℃，保温2～6h，采用油淬火；然后进行高温回火，回火温度为720～760℃，保温4～8h，回火后空冷；
所述表面硬化处理是，首先采用加热型圆环感应器进行高频淬火，设置阳极电压9～12KV，阳极电流5～7.5A；然后进行低温回火，回火温度为150～250℃，回火后空冷。
2.根据权利要求1所述的一种不锈钢牵引销的热处理方法，其特征在于，所述淬火环节的淬火温度为1000～1050℃，保温时间为3～5h。
3.根据权利要求1所述的一种不锈钢牵引销的热处理方法，其特征在于，所述高温回火环节的回火温度为740～750℃，保温时间为5～6h。
4.根据权利要求1所述的一种不锈钢牵引销的热处理方法，其特征在于，所述高频淬火环节采用压缩气体/油双介质淬火冷却，设置阳极电压10～12KV，阳极电流6～7.5A。
5.根据权利要求4所述的一种不锈钢牵引销的热处理方法，其特征在于，加热时采用0.2～0.4MPa的压缩空气进行连续加热淬火，而后立即将不锈钢牵引销放入油中冷却。
6.根据权利要求1所述的一种不锈钢牵引销的热处理方法，其特征在于，所述低温回火环节的回火温度为200～250℃。
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