[发明专利]一种AISI4145H钢的退火热处理工艺

说明书

技术领域

本发明属于金属热处理领域，涉及一种钢的退火工艺，具体的说是一种AISI4145H钢退火热处理方法。

背景技术

AISI4145H钢具有优良的强度和耐冲击性能，较好的耐磨性。广泛应用于制造油田钻井工具石油钻铤。现有技术中，采用大型退火炉对AISI4145H钢进行退火热处理，其热处理工艺是将棒材由室温加热到710℃保温15h，随炉冷却到500℃后空冷，整个热处理周期为55小时。其机理是再结晶退火，其组织转变特征是铁素体，由轧制态的非平衡状态通过加热过程的再结晶行核和长大，变为平衡态组织，但珠光体中的渗碳体没有发生显著变化，仍为片层状组织。现有的退火工艺虽能保证产品合格率，热处理周期较长，影响热处理炉的生产效率，并造成能源浪费，提高了生产成本。急需一种新的生产工艺，缩短生产周期，降低生产成本。

发明内容

为了克服现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种AISI4145H钢快速退火的热处理工艺。该退火工艺是加热温度在A_c1点附近，在加热保温过程中，不但铁素体发生再结晶转变为平衡组织。而且渗碳体处于球化和准球化状态，从而钢材的硬度值降低。解决了现有技术所存在的退火在炉时间过长，产能较低等问题，钢的各种性能指标均达到要求。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种Φ150mm的AISI4145H钢的退火热处理工艺，其特征在于该热处理工艺包括加热、保温和冷却，具体要求为：钢材从室温状态直接进入退火热处理炉内，随炉加热至A_c1点，保温17-18h；出炉空冷至室温，得到符合要求的AISI4145H钢。

本发明中，进入退火热处理炉内的钢材加热速度为70-90℃/h。最优选是加热速度为80℃/h。加热温度在A_c1点附近，可以是740℃。保温时间最佳为17h。工件出炉空冷至室温，其由索氏体组织球化为粒状珠光体组织，硬度值降低为HB215，满足切削加工需求；此工艺退火时间为26.5h。

随炉加热时间按公式h=α KD确定；

式中，D—工件有效直径

K—装炉修正系数，取4

α—加热系数，取1.5。

本发明解决了现有技术所存在的退火在炉时间过长，产能较低等问题。在保证各项性能满足要求的前提下，缩短加热时间、保温温度及冷却速度，棒材在炉时间可以成功缩短，提高热处理产能，工件硬度值降低为HB215，满足切削加工需求硬度值低于HB229。

本发明在加热保温过程中，不但铁素体发生再结晶转变为平衡组织，而且渗碳体处于球化和准球化状态，从而钢材的硬度值降低，缩短了退火时间，提高了效率，钢的各种性能指标均达到要求。

附图说明

图1是本发明工艺工件退火后放大1000倍的金相照片。

图2是本发明所述退火工艺实施方案图。

具体实施方式

首先用gleeble3500热模拟试验机测得该钢的A_c1温度为757.2℃，退火温度选择在A_c1稍低的740℃，此时渗碳体处于热力学不温度状态。由于原始组织中片状渗碳体各部位的曲率不同，在保温过程中，碳原子通过尖端溶解，平面沉淀的方式逐渐断开球化。这样退火组织中的渗碳体不再是片层状，而是由球化和准球化的状态存在，从而硬度值降低。

按公式h=α KD确定加热时间。

式中，D—工件有效直径

K—装炉修正系数，（取4）

α—加热系数，（取1.5）

图1为AISI4145H钢在热处理工艺为740℃，保温2h后，空冷至室温的试样金相组组放大1000倍图。图中为球化和准球化组织。

实施例1

将Φ150mm的AISI4145H钢以80℃/h由室温加热到达目标温度740℃需要9.25h，达到目标温度保温17h后空冷至室温。热处理过程共需要26.5h，较原始工艺55h缩短了28.5h左右。

本实施例中，钢材由索氏体组织球化为粒状珠光体组织，硬度值降低为HB215，满足切削加工需求，满足加工硬度要求。

实施例2

将Φ150mm的AISI4145H钢以80℃/h由室温加热到达目标温度680℃需要8.5h，达到目标温度保温17h后空冷至室温。热处理过程共需要25.5h，退火工艺时间减少，试样硬度值为HB259，硬度值不符合要求。

实施例3