一種50CrVA材料熱處理淬火工藝及其應用的制作方法
一種50crva材料熱處理淬火工藝及其應用
技術領域
1.本發明涉及一種50crva材料熱處理淬火工藝及其應用，涉及通過回火處理使金屬具有韌性的加工方法領域。
背景技術：
2.通過熱成型加工的彈簧需要進行淬火回火的熱處理操作，目的是為滿足彈簧的工作特性即彈性，同時為了得到較高的屈服極限和抗松弛特性，在淬火后采取中溫回火，同時，彈簧的使用狀態是承受動態負荷，所以還要求彈簧具有一定的韌性和疲勞強度，在進行熱處理淬火工藝時要充分考慮彈簧材料的類型和載荷條件。隨著技術的進步，多種設備要求50crva彈簧材料的料徑要達到50mm以上，但是現有的處理50crva材料的工藝能夠實現的臨界直徑為45mm，超過45mm，加工形成的材料的性能會顯著下降，不能滿足生產的需求，因此開發一種料徑大于55mm的50crva彈簧材料至關重要。
3.中國發明專利cn106011433a公開了一種高強度彈簧的熱處理工藝，通過優選淬火，回火的溫度和時間，提高彈簧的強度和硬度，延長使用壽命，但是其采用淬火有作為淬火溶劑，冷卻性能不佳，當彈簧的料徑大約50mm時，會造成彈簧內外萃取效果不一致的問題。中國發明專利cn105695711a公開了一種60si2crva彈簧鋼新型熱處理工藝，通過進行短時高溫水冷淬火，水冷至室溫，得到強度，塑韌性均比較好，且組織性能穩定的彈簧材料，但是其淬火介質水的溫度過高，水中含有較多氣體，并且容易混入不溶性雜質，降低其冷卻能力，因此不適合本技術的淬火工藝。
技術實現要素：
4.為了加工制備得到料徑大于50mm的50crva彈簧材料，本發明的第一個方面提供了一種50crva材料熱處理淬火工藝，包括以下步驟：
5.(1)將50crva材料加熱進行熱處理，保溫一段時間后，得到a品；
6.(2)a品降到一定溫度后，采用淬火介質對a品進行淬火，一段時間后得b品；
7.(3)將b品進行回火，保溫一段時間后得c品；
8.(4)c品水冷至室溫，即可。
9.所述50crva材料經過加工處理后，料徑大于50mm。
10.作為一種優選的實施方式，所述熱處理的溫度為980-1020℃，步驟1的保溫時間為4-10min。
11.作為一種優選的實施方式，所述熱處理的溫度為1000-1020℃，步驟1的保溫時間為5-8min。
12.作為一種優選的實施方式，所述步驟2的淬火介質選自水性介質、油性介質或水-油雙介質中的一種，所述水性介質選自純水、食鹽水、堿水中的一種或幾種的組合。
13.作為一種優選的實施方式，所述步驟2的淬火介質為純水。
14.作為一種優選的實施方式，所述油性介質選自機油、變壓器油、柴油中的一種或幾
種的組合，所述機油的標號選自10號、20號、30號中的一種。
15.作為一種優選的實施方式，所述淬火介質的溫度為30-55℃，淬火時間為70-100s。
16.作為一種優選的實施方式，所述淬火介質的溫度為30-50℃，淬火時間為80-100s。
17.作為一種優選的實施方式，所述回火溫度為350-450℃，所述步驟3的保溫時間為3-4h。
18.作為一種優選的實施方式，所述回火溫度為380-420℃，所述步驟3的保溫時間為3-3.5h。
19.申請人在實驗過程中發現，50crva彈簧材料加工制備成料徑大于50mm的工件，根據現有的50crva淬火處理加工方式，會出現彈簧心部淬不透和淬不硬的問題，在進行立定處理時彈簧的殘余變形量很大，彈簧的直線度、節距均勻度有問題，成品彈簧出現里出外進的現象，申請人發現通過料體溫度在600-700℃時，轉入淬火介質45-50℃的水中，可以減小急冷所產生的熱應力，避免工件的變形開裂，并且淬火介質水的溫度為45-50℃，水的成分穩定不易變質，具有較佳的冷卻能力，可以使料體在短時間實現整體的淬火，淬火程度均勻。不同于現有技術中的采用油作溶劑，冷卻能力低，產生淬火內外不均勻的問題。
20.作為一種優選的實施方式，所述步驟2中a品達到600-700℃后，進行淬火，步驟2中b品達到200-260℃時，完成淬火。
21.本發明的第二個方面提供了一種50crva材料熱處理淬火工藝的應用，應用于50crva材料的淬火處理中，所述50crva材料回火后經過硬度檢驗從外表面到心部hrc為49-49.5。
22.與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：
23.(1)本發明所述50crva材料熱處理淬火工藝，采用純水作為淬火介質，水介質的溫度為30-45℃，淬火時間為20-30s，可以減小急冷所產生的熱應力，避免工件的變形開裂；并且淬火介質水價廉易得，使用安全，溫度控制調節容易，在操作過程中沒有環境污染問題，改善了作業環境，消除了三廢排放。
24.(2)本發明所述50crva材料熱處理淬火工藝，采用350-450℃的回火溫度，并保溫3-4h，保證了50crva材料的淬透性和淬硬性，，維持其穩定的組織性能，控制和解決了淬火開裂和變形問題。
25.(3)本發明所述50crva材料熱處理淬火工藝，采用1000-1020℃的熱處理溫度和5-8分鐘的保溫時間，并且在a品達到600-700℃后，進行淬火，可以使料體在短時間實現整體的淬火，淬火程度均勻，實現料徑大于50mm的條件下，彈簧淬火合格的效果。
26.(4)本發明所述50crva材料熱處理淬火工藝，為今后大料徑50crva材料的熱處理淬火趟出了一條新路，為行業熱卷彈簧發展打下來良好的基礎。
附圖說明
27.圖1為實施例1加工處理后的50crva材料放大100倍的金相組織；
28.圖2為實施例1加工處理后的50crva材料距材料表面5mm的回火屈氏體組織(放大500倍)。
具體實施方式
29.實施例1
30.一種50crva材料熱處理淬火工藝，包括以下步驟：
31.(1)將50crva材料加熱進行熱處理，保溫一段時間后，得到a品；
32.(2)a品降到一定溫度后，采用淬火介質對a品進行淬火，一段時間后得b品；
33.(3)將b品進行回火，保溫一段時間后得c品；
34.(4)c品水冷至室溫，即可。
35.所述熱處理的溫度為1100℃，步驟1的保溫時間為6min。
36.所述步驟2的淬火介質為純水，淬火介質的溫度為46℃，淬火時間為87s。
37.所述回火溫度為400℃，所述步驟3的保溫時間為3h。
38.所述步驟2中a品達到650℃后，進行淬火，步驟2中b品達到250℃時，完成淬火。
39.所述50crva材料經過加工處理后，料徑為54mm。
40.實施例2
41.一種50crva材料熱處理淬火工藝，具體步驟同實施例1，不同點在于所述熱處理的溫度為980℃，步驟1的保溫時間為4min。
42.實施例3
43.一種50crva材料熱處理淬火工藝，具體步驟同實施例1，不同點在于所述淬火介質的溫度為40℃，淬火時間為90s。
44.實施例4
45.一種50crva材料熱處理淬火工藝，具體步驟同實施例1，不同點在于所述回火溫度為420℃，所述步驟3的保溫時間為4h。
46.實施例5
47.一種50crva材料熱處理淬火工藝，具體步驟同實施例1，不同點在于所述步驟2的淬火介質為30號機油，淬火介質的溫度為55℃，淬火時間為87s。
48.實施例6
49.一種50crva材料熱處理淬火工藝，具體步驟同實施例1，不同點在于所述步驟2的淬火介質為純水，淬火介質的溫度為28℃，淬火時間為70s。
50.性能測試
51.1.參考gb/t 222-2006標準《鋼的成品化學成分允許偏差》采用cx-9500型光電直讀光譜儀測試實施例1加工處理的50crva材料的化學成分。測試結果見表1。
52.2.參考gb/t 230.1-2018標準《金屬洛氏硬度試驗第一部分試驗方法》采用hr-150a型洛氏硬度計測試實施例1-6加工處理的50crva材料的硬度，從表面開始，由外向內每隔3mm測試一次。測試結果見表2。
53.3.參考gb/t 13298-2015標準《金屬顯微組織檢驗方法》采用ud100型倒置金相顯微鏡測試實施例1加工處理的50crva材料的金相組織，測試結果見圖1-2，圖1為實施例1加工處理后的50crva材料放大100倍的金相組織，表面無脫碳層，圖中[1]為部分脫碳深度，[2]為完全脫碳深度，[3]為總脫碳深度；圖2實施例1加工處理后的50crva材料距材料表面5mm的回火屈氏體組織(放大500倍)。
[0054]
表1
[0055][0056]
表2
[0057]
技術特征：
1.一種50crva材料熱處理淬火工藝，其特征在于，包括以下步驟：(1)將50crva材料加熱進行熱處理，保溫一段時間后，得到a品；(2)a品降到一定溫度后，采用淬火介質對a品進行淬火，一段時間后得b品；(3)將b品進行回火，保溫一段時間后得c品；(4)c品水冷至室溫，即可；所述50crva材料經過加工處理后，料徑大于50mm。2.根據權利要求1所述50crva材料熱處理淬火工藝，其特征在于，所述熱處理的溫度為980-1020℃，步驟1的保溫時間為4-10min。3.根據權利要求1所述50crva材料熱處理淬火工藝，其特征在于，所述熱處理的溫度為1000-1020℃，步驟1的保溫時間為5-8min。4.根據權利要求1所述50crva材料熱處理淬火工藝，其特征在于，所述步驟2的淬火介質選自水性介質、油性介質或水-油雙介質中的一種，所述水性介質選自純水、食鹽水、堿水中的一種或幾種的組合。5.根據權利要求4所述50crva材料熱處理淬火工藝，其特征在于，所述油性介質選自機油、變壓器油、柴油中的一種或幾種的組合，所述機油的標號選自10號、20號、30號中的一種。6.根據權利要求1所述50crva材料熱處理淬火工藝，其特征在于，所述淬火介質的溫度為30-55℃，淬火時間為70-100s。7.根據權利要求6所述50crva材料熱處理淬火工藝，其特征在于，所述淬火介質的溫度為30-50℃，淬火時間為80-100s。8.根據權利要求1所述50crva材料熱處理淬火工藝，其特征在于，所述回火溫度為350-450℃，所述步驟3的保溫時間為3-4h。9.根據權利要求1所述50crva材料熱處理淬火工藝，其特征在于，所述步驟2中a品達到600-700℃后，進行淬火，步驟2中b品達到200-260℃時，完成淬火。10.一種根據權利要求1-9任一項所述50crva材料熱處理淬火工藝的應用，其特征在于，應用于50crva材料的淬火處理中，50crva材料回火后經過硬度檢驗從外表面到心部hrc為49-49.5。
技術總結
本發明公開了一種50CrVA材料熱處理淬火工藝，包括以下步驟：將50CrVA材料加熱進行熱處理，保溫一段時間后，得到A品；A品達到一定溫度后，采用淬火介質對A品進行淬火，一段時間后得B品；將B品進行回火，保溫一段時間后得C品；C品水冷至室溫，即可。本發明采用純水作為淬火介質，水介質的溫度為30-45℃，淬火時間為20-30s，可以減小急冷所產生的熱應力，避免工件的變形開裂；并且淬火介質水價廉易得，使用安全，溫度控制調節容易，在操作過程中沒有環境污染問題，改善了作業環境，消除了三廢排放。并且保證了50CrVA材料的淬透性和淬硬性，維持其穩定的組織性能，控制和解決了淬火開裂和變形問題。題。
