專利名稱：一種42CrMo4磨輥軸的雙液淬火熱處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于淬火熱處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其適用于具有不同軸徑且軸徑之差較大的一種42CrMo4磨輥軸的雙液淬火熱處理方法。
背景技術(shù)：
大型立磨是生產(chǎn)水泥的新型原料粉磨制備裝備，是我國水泥行業(yè)中的大型高效節(jié) 能重大技術(shù)裝備領(lǐng)域。由于立磨產(chǎn)品用于采礦的工作環(huán)境，其工作條件復(fù)雜，而作為傳動(dòng)系 統(tǒng)中的磨輥軸，承受極大的負(fù)荷，因此要求的綜合機(jī)械性能較高，因旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)磨盤等零件需 要的強(qiáng)度及沖擊韌性很高，其熱處理工藝的制定及執(zhí)行存在較大的技術(shù)難度，具有不同軸徑且軸徑之差較大的磨輥軸的結(jié)構(gòu)尺寸見圖1，磨輥軸材料采用 42CrMo4，熱處理硬度要求HB205-250，機(jī)械性能要求如下σ s (MPa) Qb(MPa) δ 5% Ahivm(J)690-840 46015 38磨輥軸技術(shù)難點(diǎn)是重量大，不同軸徑處的軸徑之差較大，比如Dl軸徑尺寸達(dá)到 Φ 1650mm,D2軸徑尺寸達(dá)到0 870mm，Dl_D2 = 780mm,Dl軸徑近似等于兩倍的D2軸徑。按 照通常采用的油冷卻淬火工藝容易出現(xiàn)冷卻不足而使性能達(dá)不到技術(shù)要求，這種油冷卻淬 火工藝大致如下A、剛?cè)霠t加熱時(shí)以每小時(shí)小于60°C速度升溫到350°C保溫，然后以每小時(shí)小于 60°C速度繼續(xù)加熱升溫到650°C保溫，在650°C保溫后再以每小時(shí)小于80°C速度加熱升溫 到淬火加熱溫度840 860°C保溫；B、840_860°C加熱保溫后準(zhǔn)備淬火，淬火前，測(cè)定冷卻介質(zhì)油溫在20 60°C并 記錄，如介質(zhì)溫度達(dá)不到工藝要求的溫度，打開循環(huán)泵進(jìn)行調(diào)整，入油冷卻時(shí)間按20 25min/100mm(有效截面軸徑尺寸)執(zhí)行；C、油冷卻至磨輥軸表面溫度在200°C以下后及時(shí)裝爐回火，回火時(shí)，升溫至350°C 保溫，然后以每小時(shí)小于60°C速度繼續(xù)升溫到回火加熱溫度550 570°C，回火保溫后零件 吊出爐子在靜止的空氣中冷卻。由于磨輥軸各軸徑之差較大，若采用激烈的油冷卻淬火工藝造成42CrMo4磨輥軸 各軸徑的截面處冷速不同而產(chǎn)生大的熱應(yīng)力和組織應(yīng)力，從而產(chǎn)生開裂現(xiàn)象，降低磨輥軸 的強(qiáng)度，其沖擊值達(dá)不到技術(shù)要求，用戶不予接受。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種42CrMo4磨輥軸的雙液淬火熱處理方法，該 雙液淬火熱處理方法采用降低淬火溫度及雙液淬火處理方式，既保證了 42CrMo4磨輥軸全 部達(dá)到綜合機(jī)械性能要求，又能夠降低42CrMo4磨輥軸開裂或變形現(xiàn)象發(fā)生。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下所述的技術(shù)方案在闡述本發(fā)明技術(shù)方案之前，假定42CrMo4磨輥軸具有不同的軸徑分別為D1、D2、…、Di，i為自然整數(shù)，并且Dl > D2 Di，由于42CrMo4磨輥軸不同軸徑處呈臺(tái)階 狀，把軸徑相對(duì)較大且該軸徑較大處的軸長也相對(duì)較長之處的軸截面稱之為42CrMo4磨輥 軸的有效截面軸徑尺寸，有效截面軸徑尺寸單位按mm計(jì)。所述的一種42CrMo4磨輥軸的雙液淬火熱處理方法包括有42CrMo4磨輥軸的 放置方式、42CrMo4磨輥軸的加熱、42CrMo4磨輥軸的降溫、42CrMo4磨輥軸的雙液淬火和 42CrMo4磨輥軸的回火五個(gè)工藝步驟，五個(gè)工藝步驟分述如下①42CrMo4磨輥軸的放置方式將42CrMo4磨輥軸放置在平整的淬火料盤上，42CrMo4磨輥軸的最大軸徑端與最 小軸徑端按軸線要支墊成同一水平面，以避免42CrMo4磨輥軸加熱時(shí)產(chǎn)生變形趨勢(shì)；②42CrMo4磨輥軸的加熱先對(duì)加熱爐升溫至不大于300°C時(shí)將支墊好的42CrMo4磨輥軸連同淬火料盤一起 放入加熱爐內(nèi)加熱，加熱速度控制在小于60°C /每小時(shí)至350°C時(shí)保溫2小時(shí)，然后以小于 600C /每小時(shí)的加熱速度繼續(xù)升溫至650°C時(shí)保溫4小時(shí)，最后以小于80°C /每小時(shí)的加 熱速度升溫至雙液淬火前42CrMo4磨輥軸處于奧氏體化時(shí)的840 860°C保溫一段時(shí)間，所 述的保溫一段時(shí)間按[有效截面軸徑尺寸X (40 50)分鐘/100mm]來計(jì)算并控制；③42CrMo4磨輥軸的降溫對(duì)雙液淬火前的42CrMo4磨輥軸采取降溫處理，待仍舊保持奧氏體化的42CrMo4 磨輥軸表面溫度降至800 820°C時(shí)保溫1. 5小時(shí)后以做好雙液淬火前的準(zhǔn)備工作；
④42CrMo4磨輥軸的雙液淬火雙液淬火包含水淬火和油淬火，雙液淬火處理前應(yīng)先測(cè)定冷卻介質(zhì)的水溫和油 溫，水溫控制在20 35°C，油溫控制在20 60°C ；將降溫至800 820°C時(shí)的42CrMo4磨輥軸先吊出加熱爐后在室溫中預(yù)冷8分鐘， 再行水淬火冷卻，在20 35°C的水溫內(nèi)水淬火冷卻，水淬火冷卻時(shí)間按[有效截面軸徑尺 寸X (1 1. 5)分鐘/100mm]來計(jì)算并控制；當(dāng)水淬火冷卻時(shí)間到后即刻吊出42CrMo4磨輥軸再進(jìn)行油淬火冷卻，在20 60°C 的油溫內(nèi)油淬火冷卻，油淬火冷卻時(shí)間按[有效截面軸徑尺寸X (20 25)分鐘/100mm] 來計(jì)算并控制，油淬火冷卻時(shí)間到后即刻吊出42CrMo4磨輥軸；⑤42CrMo4磨輥軸的回火將油淬火冷卻的42CrMo4磨輥軸及時(shí)裝入不大于300°C的加熱爐中進(jìn)行回火處 理，當(dāng)回火溫度升至350°C保溫2小時(shí)，然后以小于每60°C /小時(shí)的加熱速度繼續(xù)升溫到 630士 10°C時(shí)保溫，此時(shí)的保溫時(shí)間按[有效截面軸徑尺寸X (2 2. 3)小時(shí)/100mm]來計(jì) 算并控制，保溫時(shí)間到后將42CrMo4磨輥軸從加熱爐中取出并放在無風(fēng)的室溫中自然冷卻 即可。由于采用如上所述的技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下優(yōu)越性1、本發(fā)明的技術(shù)方案只針對(duì)水泥行業(yè)大型立磨設(shè)備上的42CrMo4磨輥軸，并且該 42CrMo4磨輥軸具有較大的軸截面直徑差。2、通過本發(fā)明的技術(shù)方案既解決了淬火后42CrMo4磨輥軸強(qiáng)度較低的問題，又解 決了 42CrMo4磨輥軸沖擊韌性達(dá)不到技術(shù)要求的問題，并且避免了 42CrMo4磨輥軸產(chǎn)生開 裂變形的風(fēng)險(xiǎn)，保證了 42CrMo4磨輥軸的綜合機(jī)械性能，使42CrMo4磨輥軸各項(xiàng)性能指標(biāo)都符合技術(shù)要求。


圖1是42CrMo4磨輥軸的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的雙液淬火熱處理方法適用于水泥行業(yè)的大型立磨設(shè)備磨輥軸上，磨輥軸 的材料采用42CrMo4且磨輥軸具有不同的軸徑。
結(jié)合圖1，D1 > D2 > D3 > D4，假定 42CrMo4 磨輥軸的 Dl = 1650mm,D2 = 870mm, D3 = 690mm,D4 = 580mm,由于 D1-D2 = 780mm 或 D2-D4 = 250mm，所以圖 1 顯示的 42CrMo4 磨輥軸既是臺(tái)階狀工件又是大軸徑截面工件且軸截面直徑差大。雖然Dl處的軸徑尺寸最 大，但Dl處的軸長尺寸較短且屬于非工作面，故把D2處的軸徑尺寸稱之為該42CrMo4磨輥 軸的有效截面軸徑尺寸。先將42CrMo4磨輥軸放置在平整的淬火料盤上，42CrMo4磨輥軸的大軸徑端Dl處 與小軸徑端D4處按軸線要支墊成一同水平面，以避免42CrMo4磨輥軸加熱時(shí)產(chǎn)生變形趨勢(shì)。先對(duì)加熱爐升溫至不大于300°C時(shí)將支墊好的42CrMo4磨輥軸連同淬火料盤一起 放入加熱爐內(nèi)加熱，加熱速度控制在小于60°C /每小時(shí)至350°C時(shí)保溫2小時(shí)，然后以小于 60°C/每小時(shí)的加熱速度繼續(xù)升溫至650°C時(shí)保溫4小時(shí)，最后以小于80°C/每小時(shí)的加熱 速度升溫至雙液淬火前42CrMo4磨輥軸處于奧氏體化時(shí)的840 860°C保溫6小時(shí)，所述保 溫6小時(shí)按[D2處軸徑870mmX (40 50)分鐘/100mm] = (348 435)分鐘=(5. 667 7. 25)小時(shí)來計(jì)算，因此所述保溫6小時(shí)的選擇屬于所計(jì)算(5. 667 7. 25)小時(shí)的控制范 圍之內(nèi)。對(duì)雙液淬火前的42CrMo4磨輥軸采取降溫處理，待仍舊保持奧氏體化的42CrMo4 磨輥軸表面溫度降至800 820°C時(shí)保溫1. 5小時(shí)后以做好雙液淬火前的準(zhǔn)備工作。雙液淬火包含水淬火和油淬火，雙液淬火處理前應(yīng)先測(cè)定冷卻介質(zhì)的水溫和油 溫，水溫控制在20 35°C，油溫控制在20 60°C。將降溫至800 820°C時(shí)的42CrMo4磨輥軸先吊出加熱爐后在室溫中預(yù)冷8分鐘， 再行水淬火冷卻，在20 35 °C的水溫內(nèi)水淬火冷卻9分鐘，此時(shí)的水淬火冷卻時(shí)間9分鐘 按[D2處軸徑870mmX (1 1. 5)分鐘/100mm] = (8. 7 13. 05)分鐘來計(jì)算，因此此時(shí)的 水淬火冷卻時(shí)間9分鐘的選擇屬于(8. 7 13. 05)分鐘的控制范圍之內(nèi)。當(dāng)水淬火冷卻時(shí)間到后即刻吊出42CrMo4磨輥軸再進(jìn)行油淬火冷卻，在20 60°C的油溫內(nèi)油淬火冷卻180分鐘，此時(shí)的油淬火冷卻時(shí)間180分鐘按[D2處軸徑 870mmX (20 25)分鐘/100mm] = (174 217. 5)分鐘來計(jì)算，因此此時(shí)的油淬火冷卻時(shí) 間180分鐘的選擇屬于(174 217. 5)分鐘的控制范圍之內(nèi)。油淬火冷卻時(shí)間到后即刻吊 出42CrMo4磨輥軸將油淬火冷卻的42CrMo4磨輥軸及時(shí)裝入不大于300°C的加熱爐中進(jìn)行回火處 理，當(dāng)回火溫度升至350°C保溫2小時(shí)，然后以小于每60°C /小時(shí)的加熱速度繼續(xù)升溫 到630士 10°C時(shí)保溫18小時(shí)，此時(shí)的保溫18小時(shí)按[D2處軸徑870mmX (2 2. 3)小時(shí)/100mm] = (17. 4 21. 75)小時(shí)來計(jì)算，因此此時(shí)的保溫18小時(shí)的選擇屬于(17. 4 21. 75)小時(shí)的范圍之內(nèi)。保溫時(shí)間到后將42CrMo4磨輥軸從加熱爐中取出并放在無風(fēng)的室 溫中自然冷卻即可。同批編號(hào)的42CrMo4磨輥軸經(jīng)雙液淬火熱處理后的綜合機(jī)械性能參數(shù)如下(僅供 參考)零件編號(hào)Os(MPa) Qb(MPa) 5 5% Ahivm(J)
209-48 66078015. 5 47209-53 58570023 67. 5209-54 58571521 56. 5209-55 61070022. 5 80209-56 60076022. 5 68209-57 58075021. 5 61209-58 56071519. 5 90209-59 57572521 72209-60 58574020 100上述綜合機(jī)械性能的測(cè)定與42CrMo4磨輥軸的設(shè)計(jì)技術(shù)要求相比σ s (MPa) Qb(MPa) δ 5% Ahivm(J)690 840 4601538通過比較可以看出根據(jù)本發(fā)明的雙液淬火熱處理方法，上述各零件編號(hào)的42CrMo4磨輥軸各 項(xiàng)機(jī)械 性能全部符合42CrMo4磨輥軸的設(shè)計(jì)技術(shù)要求。再次重申本發(fā)明的雙液淬火熱處理方法只針對(duì)42CrMo4磨輥軸具有不同的軸徑 且不同軸徑處的軸徑之差較大而言。
權(quán)利要求
一種42CrMo4磨輥軸的雙液淬火熱處理方法，其特征在于該雙液淬火熱處理方法包括有42CrMo4磨輥軸的放置方式、42CrMo4磨輥軸的加熱、42CrMo4磨輥軸的降溫、42CrMo4磨輥軸的雙液淬火和42CrMo4磨輥軸的回火五個(gè)工藝步驟，五個(gè)工藝步驟分述如下①42CrMo4磨輥軸的放置方式將42CrMo4磨輥軸放置在平整的淬火料盤上，42CrMo4磨輥軸的最大軸徑端與最小軸徑端按軸線要支墊成同一水平面，以避免42CrMo4磨輥軸加熱時(shí)產(chǎn)生變形趨勢(shì)；②42CrMo4磨輥軸的加熱先對(duì)加熱爐升溫至不大于300℃時(shí)將支墊好的42CrMo4磨輥軸連同淬火料盤一起放入加熱爐內(nèi)加熱，加熱速度控制在小于60℃/每小時(shí)至350℃時(shí)保溫2小時(shí)，然后以小于60℃/每小時(shí)的加熱速度繼續(xù)升溫至650℃時(shí)保溫4小時(shí)，最后以小于80℃/每小時(shí)的加熱速度升溫至雙液淬火前42CrMo4磨輥軸處于奧氏體化時(shí)的840～860℃保溫一段時(shí)間，所述的保溫一段時(shí)間按[有效截面軸徑尺寸×(40～50)分鐘/100mm]來計(jì)算并控制；③42CrMo4磨輥軸的降溫對(duì)雙液淬火前的42CrMo4磨輥軸采取降溫處理，待仍舊保持奧氏體化的42CrMo4磨輥軸表面溫度降至800～820℃時(shí)保溫1.5小時(shí)后以做好雙液淬火前的準(zhǔn)備工作；④42CrMo4磨輥軸的雙液淬火雙液淬火包含水淬火和油淬火，雙液淬火處理前應(yīng)先測(cè)定冷卻介質(zhì)的水溫和油溫，水溫控制在20～35℃，油溫控制在20～60℃；將降溫至800～820℃時(shí)的42CrMo4磨輥軸先吊出加熱爐后在室溫中預(yù)冷8分鐘，再行水淬火冷卻，在20～35℃的水溫內(nèi)水淬火冷卻，水淬火冷卻時(shí)間按[有效截面軸徑尺寸×(1～1.5)分鐘/100mm]來計(jì)算并控制；當(dāng)水淬火冷卻時(shí)間到后即刻吊出42CrMo4磨輥軸再進(jìn)行油淬火冷卻，在20～60℃的油溫內(nèi)油淬火冷卻，油淬火冷卻時(shí)間按[有效截面軸徑尺寸×(20～25)分鐘/100mm]來計(jì)算并控制，油淬火冷卻時(shí)間到后即刻吊出42CrMo4磨輥軸；⑤42CrMo4磨輥軸的回火將油淬火冷卻的42CrMo4磨輥軸及時(shí)裝入不大于300℃的加熱爐中進(jìn)行回火處理，當(dāng)回火溫度升至350℃保溫2小時(shí)，然后以小于每60℃/小時(shí)的加熱速度繼續(xù)升溫到630±10℃時(shí)保溫，此時(shí)的保溫時(shí)間按[有效截面軸徑尺寸×(2～2.3)小時(shí)/100mm]來計(jì)算并控制，保溫時(shí)間到后將42CrMo4磨輥軸從加熱爐中取出并放在無風(fēng)的室溫中自然冷卻即可。
全文摘要
本發(fā)明公開一種42CrMo4磨輥軸的雙液淬火熱處理方法，該雙液淬火熱處理方法包括42CrMo4磨輥軸的放置方式、42CrMo4磨輥軸的加熱、42CrMo4磨輥軸的降溫、42CrMo4磨輥軸的雙液淬火和42CrMo4磨輥軸的回火五個(gè)工藝步驟。本發(fā)明既解決了淬火后42CrMo4磨輥軸強(qiáng)度較低的問題，又解決了42CrMo4磨輥軸沖擊韌性達(dá)不到技術(shù)要求的問題，并且避免了42CrMo4磨輥軸產(chǎn)生開裂變形的風(fēng)險(xiǎn)，保證了42CrMo4磨輥軸的綜合機(jī)械性能，使42CrMo4磨輥軸各項(xiàng)性能指標(biāo)都符合技術(shù)要求。
文檔編號(hào)C21D1/18GK101805824SQ20101013676
公開日2010年8月18日 申請(qǐng)日期2010年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月23日
發(fā)明者于慎君, 代博杰, 張峰, 李光, 李德福, 毛彥臣, 邵文華, 陳艷芳 申請(qǐng)人:中信重工機(jī)械股份有限公司