一種鑄鋼件正火液及鑄鋼件正火冷卻工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種鑄鋼件正火液及鑄鋼件正火冷卻工藝，屬于鑄鋼件的熱處理技術(shù)領(lǐng)域。所述的正火液為高分子聚合物水溶液，所述高分子聚合物水溶液按重量百分比組成如下：聚乙烯醇占5?15％，聚丙烯酸鈉占10?25％，羧甲基纖維素鈉占0.5?1.0％，添加劑3?6％，其余為水。本發(fā)明的鑄鋼件正火液及鑄鋼件正火冷卻工藝改善冷卻均勻性，抑制先析相，解決機械性能各向異性、沖擊韌性差以及屈強比低的技術(shù)問題。
【專利說明】
-種鑄鋼件正火液及鑄鋼件正火冷卻工藝
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設及一種鑄鋼件正火液及鑄鋼件正火冷卻工藝，屬于鑄鋼件的熱處理技術(shù) 領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 低合金鑄鋼件，合金元素含量低，澤透性差，多被用于制作箱體類零件。鑄鋼件鑄 造成形后，鑄造組織粗大，常出現(xiàn)網(wǎng)狀鐵素體及魏氏組織，且存在明顯的混晶，致使工件沖 擊初性差，硬度低，抗拉強度、屈服強度不高，在使用過程中常發(fā)生彎曲、斷裂失效。采用常 規(guī)的正火空冷工藝，由于在兩相區(qū)之間的冷速緩慢，析出先析鐵素體相，混晶現(xiàn)象得不到改 善，工件硬度降低，初性變差。采用風冷的冷速方式，又存在迎風面、背風面的問題，同一工 件不同部位的冷卻速度差異較大，冷卻不均勻，使得工件機械性能呈現(xiàn)各向異性。為此，亟 需一種新的正火冷卻工藝方法，使得鑄鋼件冷卻時快速經(jīng)過兩相區(qū)，同時改善冷卻均勻性， 提高工件的綜合機械性能。
[0003] 中國專利CN103505930A公開的一種冷卻性能特別穩(wěn)定的勻速冷卻介質(zhì)，屬于聚乙 締基化咯燒酬(PVP)類介質(zhì)，除PVP主要成分外，還含有簇甲基纖維素鋼(CMC)和聚丙締酸鋼 (ACR)。其優(yōu)異的冷卻性能主要是由PVP與CMC兩種組分在一定比例范圍內(nèi)共同作用而獲得。 但由于CMC的糖巧鍵易發(fā)生斷裂，尤其是高溫階段(400-850°C)可加速其分解，使得分子量 降低，降低了勻速冷卻介質(zhì)的粘度與濃度，進而改變了勻速冷卻介質(zhì)的冷卻特性，因此在使 用該勻速冷卻介質(zhì)進行生產(chǎn)時，要頻繁的進行濃度監(jiān)測來彌補其成分變化的的問題。中國 專利CN103789520A公開的勻速冷卻介質(zhì)及其在鍛后控制冷卻過程中的應用，采用20%- 30 %濃度的PVP勻速冷卻介質(zhì)可有效控制"二次帶狀"，獲得細小、均勻的組織。但該勻速冷 卻介質(zhì)的使用濃度較高，20% W上的濃度才可W獲得勻速的冷卻特性，然而較高的濃度，一 方面增加了前期的投入成本;另一方面較高的粘度，也增加了勻速冷卻介質(zhì)的帶耗量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明解決的技術(shù)問題是:提出一種改善冷卻均勻性，抑制先析相，解決機械性能 各向異性、沖擊初性差W及屈強比低的鑄鋼件正火液及鑄鋼件正火冷卻工藝。
[0005] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案是:一種鑄鋼件正火液，其特征在 于:所述的正火液為高分子聚合物水溶液，所述高分子聚合物水溶液按重量百分比組成如 下：聚乙締醇占5-15 %，聚丙締酸鋼占10-25 %，簇甲基纖維素鋼占0.5-1.0%，添加劑3- 6%，其余為水。
[0006] 優(yōu)選的，所述高分子聚合物水溶液按重量百分比組成如下：聚乙締醇占5-15%，聚 丙締酸鋼占10-25%，簇甲基纖維素鋼占0.5-1.0%，Ξ乙醇胺2-3%，高碳醇類消泡劑0.5- 1.0%，異嚷挫嘟酬0.5-1.0%，其余為水。
[0007] 本發(fā)明提出的另一技術(shù)方案是:一種鑄鋼件正火冷卻工藝，鑄鋼件加熱保溫結(jié)束 后，直接浸入正火液中冷卻。
[000引優(yōu)選的，所述正火液的水溶液質(zhì)量濃度為10-20%，最大冷卻速度控制在21-4rc/ S。
[0009] 優(yōu)選的，將鑄鋼件浸入到正火液中，正火槽配有合適的攬拌裝置及冷卻循環(huán)裝置， 工件可W冷卻到200°CW下出液，工件出液后隨即轉(zhuǎn)移到均溫爐中回火保溫。
[0010] 優(yōu)選的，對于澤透性差的材料，在冷卻過程中應配合適當?shù)臄埌琛?br>[0011] 優(yōu)選的，冷卻過程中W福射和對流的方式進行。
[0012] 本發(fā)明的有益效果：
[0013] 要解決先析相的問題，首先必須從根本解決兩相區(qū)冷卻速度的問題。正火保溫結(jié) 束后，如果加快經(jīng)過兩相區(qū)的速度，一方面可W控制先共析鐵素體的析出；另一方面細化了 晶粒，因此高溫奧氏體化后的高溫階段冷卻速度是控制先析相及混晶的關(guān)鍵因素。
[0014] 本發(fā)明中，控制正火冷卻的關(guān)鍵是鑄鋼件從Ar3到Arl溫度區(qū)間的冷卻速度，抑制 碳和合金元素的長程擴散，防止晶粒長大和先析相的大量生成。
[0015] 本發(fā)明要將鑄鋼件產(chǎn)品從奧氏體化溫度W比風冷更快且更均勻的方式冷卻下來， 因此采用正火液對鑄鋼件進行高溫階段的冷卻。鑄鋼件浸入到適當濃度的正火液，由于水 的比熱容遠大于空氣，所W冷卻速度更快，能夠保證高溫階段的冷卻速度。鑄鋼件浸入到正 火液中，工件表面直接與正火液接觸，同時正火液的流動性好，工件的不同表面均可直接冷 卻，可避免風冷"死麻'和不均勻的問題，保證了工件冷卻的均勻性。
【附圖說明】
[0016] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
[0017] 圖1常見網(wǎng)狀鐵素體組織及混晶現(xiàn)象（100X)
[0018] 圖2鑄鋼件正火冷卻工藝示意圖 [0019]圖3空氣與10%正火液冷卻特性比較
[0020] 圖4澤火油與10 %正火液冷卻特性比較
[0021] 圖5 10 %與20 %濃度正火液冷卻特性比較
[0022] 圖6 ZG25MnNi傳統(tǒng)正火空冷組織
[0023] 圖7 ZG25MnNi正火液冷卻組織
[0024] 圖8 ZG25化NiMo傳統(tǒng)正火空冷組織 [00巧]圖9 ZG25化NiMo正火液冷卻組織 [00%] 圖10 ZG42CrMo傳統(tǒng)正火空冷組織
[0027] 圖11 ZG42Crito正火液冷卻組織
【具體實施方式】
[0028] 實施例1
[00巧]實例1: ZG25MnNi采掘機搖臂，工件尺寸：最大長度2.8m，最大寬度0.9m，最大高度 Im。熱處理技術(shù)要求:硬度>190皿，屈強比>0.8,沖擊功Akv>60J/cm2。工件正火后直接放 入15%正火液中浸冷，同傳統(tǒng)空冷方式進行對比。工件冷卻過程W福射和對流的方式進行， 冷卻時配合適當?shù)臄埌?，工件出液溫度控制?00°CW下，然后轉(zhuǎn)移到回火爐中進行高溫回 火。正火液的原液按W下配方進行配制：聚乙締醇占10%，聚丙締酸鋼占20%，簇甲基纖維 素鋼占0.6%，Ξ乙醇胺2%(防誘劑），高碳醇類消泡劑1%，異嚷挫嘟酬1%(殺菌劑），其余 為水。分別檢測工件的硬度、拉伸性能及沖擊功，并分析金相組織和晶粒度，測試對比結(jié)果 見表1所示。圖6為傳統(tǒng)空冷+高溫回火組織（500Χ)，圖7為正火液冷卻+高溫回火組織 (500Χ)。
[0030] 表1正火液同傳統(tǒng)空冷檢測結(jié)果對比
[0031]
[0032] 通過與空冷對比，在15%正火液中冷卻，工件硬度明顯增加，在217-221皿，抗拉強 度、屈服強度大幅提升，屈強比達到0.81，而且沖擊功達到103.8J/cm2。傳統(tǒng)空冷組織出現(xiàn) 了較多網(wǎng)狀鐵素體，混晶嚴重，而在15%正火液中冷卻后，有效控制了網(wǎng)狀鐵素體，同時改 善了混晶現(xiàn)象。
[0033] 實施例2
[0034] 實例2: ZG25CrNiMo箱體，原熱處理工藝：常規(guī)正火+高溫回火，但正火采用傳統(tǒng)空 冷方式冷卻，工件組織為粗大鐵素體+珠光體，而粒狀貝氏體含量極少。為了改善工件組織， 提高粒狀貝氏體含量，現(xiàn)工件正火保溫結(jié)束后，改為直接浸入10%濃度的正火液中冷卻，再 配合適當攬拌，工件出液溫度控制在200°CW下，然后轉(zhuǎn)移到回火爐中保溫。正火液的原液 按W下配方進行配制：聚乙締醇占5%，聚丙締酸鋼占10%，簇甲基纖維素鋼占0.5%，Ξ乙 醇胺2% (防誘劑），高碳醇類消泡劑0.5%，異嚷挫嘟酬1%(殺菌劑），其余為水。圖8為正火 空冷+高溫回火組織(500Χ)，圖9為正火液冷卻+高溫回火組織(500Χ)。
[0035] 通過與傳統(tǒng)空冷對比，工件在10%正火液中冷卻后，金相組織幾乎全由粒狀貝氏 體組成。由于粒狀貝氏體擁有更細的的鐵素體板條和更高的位錯密度，從而能夠有效提高 工件性能。實施例3
[0036] 實例3:ZG42CrMo行走輪，為了改善原始鑄造組織、細化晶粒，需進行正火處理。原 正火工藝采用傳統(tǒng)的空冷方式，緩慢的冷速使得工件組織中先析鐵素體含量增多，且成網(wǎng) 狀分布，晶粒也較為粗大。為了改善工件組織，現(xiàn)工藝改為:正火保溫結(jié)束后，使用20%濃度 的正火液進行浸冷，工件W福射和對流的方式冷卻，出液溫度約170°C左右，隨后進行一次 高溫回火處理。正火液的原液按W下配方進行配制：聚乙締醇占15%，聚丙締酸鋼占25%， 簇甲基纖維素鋼占0.5%，Ξ乙醇胺3% (防誘劑），高碳醇類消泡劑1%，異嚷挫嘟酬1% (殺 菌劑），其余為水。圖10為傳統(tǒng)正火空冷組織(500Χ)，圖11為正火液冷卻組織(500Χ)。
[0037] 通過對比，ZG42CrMo工件在20 %正火液中冷卻后，消除了網(wǎng)狀鐵素體組織，珠光體 含量大幅增加，同時改善了組織粗大的問題。
[0038] 本發(fā)明的不局限于上述實施例所述的具體技術(shù)方案，凡采用等同替換形成的技術(shù) 方案均為本發(fā)明要求的保護范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種鑄鋼件正火液，其特征在于:所述的正火液為高分子聚合物水溶液，所述高分子 聚合物水溶液按重量百分比組成如下：聚乙烯醇占5-15%，聚丙烯酸鈉占10-25%，羧甲基 纖維素鈉占0.5-1.0%，添加劑3-6%，其余為水。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑄鋼件正火液，其特征在于:所述高分子聚合物水溶液按重量 百分比組成如下：聚乙烯醇占5-15%，聚丙烯酸鈉占10-25%，羧甲基纖維素鈉占0.5-1.0%，三乙醇胺2-3%，高碳醇類消泡劑0.5-1.0%，異噻唑啉酮0.5-1.0%，其余為水。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑄鋼件正火冷卻工藝，其特征在于:鑄鋼件加熱保溫結(jié)束后， 直接浸入正火液中冷卻。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的鑄鋼件正火冷卻工藝，其特征在于:所述正火液的水溶液質(zhì)量 濃度為10-20%，最大冷卻速度控制在21-41°C/S。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的鑄鋼件正火冷卻工藝，其特征在于：將鑄鋼件浸入到正火液 中，正火槽配有合適的攪拌裝置及冷卻循環(huán)裝置，工件可以冷卻到200°C以下出液，工件出 液后隨即轉(zhuǎn)移到均溫爐中回火保溫。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的鑄鋼件正火冷卻工藝，其特征在于:對于淬透性差的材料，在 冷卻過程中應配合適當?shù)臄嚢琛?. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的鑄鋼件正火冷卻工藝，其特征在于:冷卻過程中以輻射和對流 的方式進行。
【文檔編號】C21D1/28GK106011403SQ201610616078
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月29日
【發(fā)明人】牛文明, 左永平, 聶曉霖, 孫清汝
【申請人】南京科潤工業(yè)介質(zhì)股份有限公司