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编辑：北方有色网
来源：山东钢铁股份有限公司
权利要求
1.降低20CrMnTiH钢硬度的球化退火工艺，其特征在于，包括以下步骤：首先将钢材投入辊底式无氧化退火炉中加热至780～800℃后保温8～10小时；然后钢材进入700～720℃温度范围内等温6～8小时；等温结束后按照＜35℃/h的冷却速度使钢材降温至450℃；最后进入退火炉的快速冷却区域，通过快速冷却后，钢材的温度降至100℃以下，出炉收集。2.根据权利要求1所述降低20CrMnTiH钢硬度的球化退火工艺，其特征在于，在所述快速冷却区域的快速冷却速度为40～70℃/h。 3.根据权利要求1所述降低20CrMnTiH钢硬度的球化退火工艺，其特征在于，所述20CrMnTiH钢材经过球化退火后硬度降低至140HB以下。 4.根据权利要求1所述降低20CrMnTiH钢硬度的球化退火工艺，其特征在于，所述钢材在780～800℃的温度范围保温8小时。 5.根据权利要求1所述降低20CrMnTiH钢硬度的球化退火工艺，其特征在于，所述钢材在700～720℃的温度范围等温8小时。 6.根据权利要求1所述降低20CrMnTiH钢硬度的球化退火工艺，其特征在于，所述快速冷却采用风冷。 7.采用权利要求1-6任一项所述球化退火工艺生产制得的20CrMnTiH钢。
说明书
降低20CrMnTiH钢硬度的球化退火工艺
技术领域
本发明属于冶金工程的技术领域，具体的涉及一种降低20CrMnTiH钢硬度的球化退火工艺。
背景技术
20CrMnTiH钢是一种使用范围较广的齿轮钢，目前加工齿轮的工艺一般为冷挤压成型工艺，这就要求20CrMnTiH钢具备低硬度，若硬度较高则会影响冷挤压成型，且容易出现断裂、裂纹等缺陷，影响生产。冷挤压成型工艺要求20CrMnTiH钢的布氏硬度≤140HB，且具有较好的硬度均匀性，内部组织均匀，钢材表面脱碳层厚度浅的特点。
20CrMnTiH钢的成分已基本固定，退火成为现有降低钢材硬度的有效手段。若采用去应力退火则无法满足≤140HB的硬度指标；若采用完全退火则会恶化齿轮钢的带状组织，进而影响齿轮的使用性能；因此只能采取球化退火，得到易于塑形加工的球化组织。
目前20CrMnTiH常规的球化退火工艺是通过坑式退火炉或台车式退火炉实现的，存在单次钢材装入量大；退火过程升温、降温速度缓慢；钢材温度不均匀，且周期长；硬度指标均匀性差的问题。因此亟需一种设计合理的退火工艺以有效降低20CrMnTiH钢硬度。
发明内容
本发明的目的在于针对上述存在的缺陷而提供一种降低20CrMnTiH钢硬度的球化退火工艺，该工艺在辊底式无氧化退火炉中进行退火，可以有效地降低20CrMnTiH钢的硬度，且连续生产，具有生产效率高，成本低的特点，且钢材硬度均匀性好，氧化铁皮少。
本发明的技术方案为：一种降低20CrMnTiH钢硬度的球化退火工艺，包括以下步骤：首先将钢材投入辊底式无氧化退火炉中加热至780～800℃后保温8～10小时；然后钢材进入700～720℃温度范围内等温6～8小时；等温结束后按照＜35℃/h的冷却速度使钢材降温至450℃；最后进入退火炉的快速冷却区域，通过快速冷却后，钢材的温度降至100℃以下，出炉收集。该球化退火工艺主要为了减少20CrMnTiH钢冷挤变形的抗力和降低冷挤开裂的几率，其机理是球化组织有利于冷挤变形时的滑移，因而适合较大变形的冷挤工艺。由于球化组织的球状珠光体及少量球化碳化物减少了滑移抗力，成形后的残余应力也较片状类珠光体小得多，还可以消除随后热处理过大的变形及开裂。该20CrMnTiH的球化退火工艺在780～800℃的温度范围不完全奥氏体化保温一段时间，将20CrMnTiH钢的珠光体组织转变为不完全奥氏体化组织及不溶解的碳化物组织；然后再经过700～720℃等温一段时间，以碳化物组织为核形成球状珠光体，降低20CrMnTiH硬度，提高其塑形。
所述降低20CrMnTiH钢硬度的球化退火工艺中在快速冷却区域的快速冷却速度为40～70℃/h。
所述降低20CrMnTiH钢硬度的球化退火工艺中20CrMnTiH钢材经过球化退火后硬度降低至140HB以下。
所述降低20CrMnTiH钢硬度的球化退火工艺中钢材在780～800℃的温度范围保温8小时。
所述降低20CrMnTiH钢硬度的球化退火工艺中钢材在700～720℃的温度范围等温8小时。
所述降低20CrMnTiH钢硬度的球化退火工艺中快速冷却采用风冷。
一种采用所述球化退火工艺生产制得的20CrMnTiH钢。
本发明的有益效果为：本发明所述球化退火工艺实现了20CrMnTiH钢材的连续退火热处理生产，具有生产效率高、成本低、硬度均匀、氧化铁皮少的特点。本发明针对20CrMnTiH钢材的特性，创新性设计合理的保温温度、保温时间、温降速度以及快冷前温度，可以有效降低20CrMnTiH钢材的硬度，满足20CrMnTiH钢材经过退火后的布氏硬度降低至140HB以下，满足冷挤压成型工艺对20CrMnTiH钢材的要求。
球化效果与奥氏体化时间及等温时间息息相关，因此通过本发明所设计的球化退火工艺控制不完全奥氏体化时间在8～10h，控制等温时间为6～8h，球化率较高，硬度低。按照JB/T5074-2007标准，退火后20CrMnTiH钢材组织满足球化体等级≥3.0级。
附图说明
图1为钢材经过实施例1所述球化退火工艺的20CrMnTiH钢硬度检验照片。
图2为钢材经过实施例2所述球化退火工艺的20CrMnTiH钢硬度检验照片。
图3为钢材经过实施例3所述球化退火工艺的20CrMnTiH钢硬度检验照片。
图4为钢材经过实施例4所述球化退火工艺的20CrMnTiH钢硬度检验照片。
图5为本发明所述20CrMnTiH退火工艺曲线。
图6为钢材经过实施例1所述球化退火后的金相组织图(500倍)。
图7为钢材经过实施例2所述球化退火后的金相组织图(500倍)。
图8为钢材经过实施例3所述球化退火后的金相组织图(500倍)。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
所述降低20CrMnTiH钢硬度的球化退火工艺，包括以下步骤：首先将钢材投入辊底式无氧化退火炉中加热至780℃后保温8小时；然后钢材在700℃等温8小时；等温结束后按照＜35℃/h的冷却速度使钢材降温至450℃；最后进入退火炉的快速冷却区域，以冷却速度40～70℃/h快速冷却后，钢材的温度降至100℃以下，出炉收集。
取样后使用布氏硬度计硬度检验，压点直径在5.09～5.15mm，查表得出硬度在134～137HB之间。
实施例2
所述降低20CrMnTiH钢硬度的球化退火工艺，包括以下步骤：首先将钢材投入辊底式无氧化退火炉中加热至800℃后保温8小时；然后钢材在700℃等温8小时；等温结束后按照＜35℃/h的冷却速度使钢材降温至450℃；最后进入退火炉的快速冷却区域，以冷却速度40～70℃/h快速冷却后，钢材的温度降至100℃以下，出炉收集。
取样后使用布氏硬度计硬度检验，压点直径在5.11～5.23mm，查表得出硬度在129～136HB之间。
实施例3
所述降低20CrMnTiH钢硬度的球化退火工艺，包括以下步骤：首先将钢材投入辊底式无氧化退火炉中加热至780℃后保温10小时；然后钢材在700℃等温6小时；等温结束后按照＜35℃/h的冷却速度使钢材降温至450℃；最后进入退火炉的快速冷却区域，以冷却速度40～70℃/h快速冷却后，钢材的温度降至100℃以下，出炉收集。
取样后使用布氏硬度计硬度检验，压点直径在5.18～5.20mm，查表得出硬度在131～132HB之间。
实施例4
所述降低20CrMnTiH钢硬度的球化退火工艺，包括以下步骤：首先将钢材投入辊底式无氧化退火炉中加热至780℃后保温8小时；然后钢材在720℃等温8小时；等温结束后按照＜35℃/h的冷却速度使钢材降温至450℃；最后进入退火炉的快速冷却区域，以冷却速度40～70℃/h快速冷却后，钢材的温度降至100℃以下，出炉收集。
取样后使用布氏硬度计硬度检验，压点直径在5.15～5.18mm，查表得出硬度在132～134HB之间。
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