[发明专利]2Cr13热处理工艺

说明书

技术领域

本发明属于往复式压缩机用2Cr13材料热处理工艺领域，适用于所有往复式压缩机采用2Cr13活塞杆热处理工艺；也可应用于要求韧性高、畸变要求严格的机械设备零部件。

背景技术

目前，往复式压缩机用2Cr13活塞杆热处理工艺包含锻压成型、退火、调质、消应力、高频淬火及低温回火等热处理工艺，经传统热处理的2Cr13材料，冲击韧性低，经常达不到技术要求。原消应力温度为350℃保温6小时，不能完全消除应力，使后序高频或中频处理时产生很大的畸变，导致工件熔化而报废。在采用水冷表面淬火时，容易淬裂。而采用空冷时，存在硬度不足的问题，一般只能达到HRC45左右。

发明内容

本发明的目的在于克服上述传统技术的不足，提供一种往复式压缩机用2Cr 13热处理工艺，解决2Cr13活塞杆采用传统表面热处理所产生的裂纹、表面硬化硬度低、韧性差等问题。本发明工艺能提高2Cr13活塞杆表面硬度达到HRC50以上，耐磨性提高15％，韧性提高10％以上。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

将2Cr 13材料锻压成型、退火、调质、消应力、中频或高频淬火及低温回火热处理。主要步骤如下：

(1)将2Cr13材料锻压成型。

(2)退火：将2Cr13材料置于电阻炉内加热到860℃±10℃保温2～4小时，炉冷至350℃出炉或炉冷至750℃±10℃，出炉空冷至室温。

(3)机械粗加工后进行调质处理，电阻炉内加热到960℃～980℃保温2～5小时，出炉油冷至150℃～200℃，出油空冷至室温；再转入回火炉内加热到660℃～690℃保温2.5～6.5小时，出炉空冷至室温。

(4)半精加工后进行580℃～590℃保温3～5小时的消应力处理，炉冷或空冷至室温；粗磨留量0.60～0.90毫米。

(5)粗磨加工后进行中频或高频淬火处理，感应加热到1000℃～1020℃，采用0.05～0.6MPa压缩空气喷射进行冷却，淬硬层深1.5～2.5毫米，淬火后进行校直处理；然后，在200℃～220℃回火，保温时间1～2小时，出炉空冷至室温，硬度HRC50以上。

所述压缩空气为空气经压缩机压缩后的高压气体，也可采用高压氮气喷射冷却；压缩空气的压力为0.05～0.6MPa。

本发明工艺与现有技术相比，具有以下技术效果：

1、提高表面硬度和耐磨性，降低产生淬火裂纹。用本发明工艺处理的2Cr 13材料，表面硬度值达到HRC50以上，表面层深达1.5毫米以上。传统高频淬火表面硬度值仅在HRC45左右；传统高频淬火表面形成的是淬火马氏体组织，经过低温回火使用；若采用空冷淬火，硬化层金相组织存在15％左右的铁素体，所以硬度低；若加热到1000℃～1020℃采用喷液冷却，加热温度高存在隐形淬火裂纹危险或是直接产生裂纹；由于本发明采用了压缩空气进行表面淬火，可以避免隐形淬火裂纹或是直接裂纹的产生，并且可以把硬度提高到HRC50以上；由于提高了表面的硬化层硬度，因此也提高了耐磨性15％以上(表1)。

2、采用580℃～590℃保温3～5小时空冷或炉冷的稳定化工艺，2Cr13钢并没有明显的韧性下降趋势(表3)；稳定化工艺采用空冷或炉冷，一个重要的原因在于调质序时，本发明采用960℃～980℃保温2～5小时淬火工艺，这一温度在2Cr13钢的亚温淬火区内；亚温淬火的一个明显特点即是提高各种钢的低温冲击韧性。亚温淬火后得到了少量游离铁素体+马氏体+弥散分布的极细小的残余奥氏体组织；P、Sn、Sb、As等有害杂质集中在铁素体晶内，而不能在原奥氏体晶界上析出，极细小的奥氏体使裂纹扩展变得困难，从而使2Cr13钢的冲击韧性没有明显降低(表3)；采用580℃～590℃保温3～5小时空冷或炉冷的稳定化工艺，充分消除了加工应力等各种应力，因此在高频或中频淬火时能保证工件的畸变量。(表4)