[发明专利]一种高纯度球状珠光体中间体的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属热处理领域，尤其是针对金属工件淬火前处理的一种高纯度球状珠光体中间体的制作方法。

背景技术

球化退火主要应用于过共析碳钢及合金工具钢(如制造刀具、量具、冷模具用钢等)为了降低硬度，改善切削加工性，细化均匀组织提高材料的力学性能，并为以后的的淬火热处理做好准备可大幅降低淬火应力裂纹出现的几率。高纯度球化组织，球化级别5-6级，硬度HRC18以下，传统的等温球化方式难以达到该种要求。

传统球化退火方式为工件在加热炉内进行等温曲线控制温度，该类退火效率低下，往往每一炉产品需要12至36小时。同时，在工业生产中如果不加保护气体，产品表面氧化十分严重，脱碳层难以达到实际使用要求。如果在大生产时增加保护气体，那么生产成本投入将增加一倍，不利于工业发展。

发明内容

本发明的目的是以一种可以量化控制的退火热处理模式代替传统加热退火，提供一种高效率、低成本、表面质量好的高纯度球化珠光体中间体的制作方法。本发明的技术方案是如此实现的：

一种高纯度球状珠光体中间体的制作方法，包括材料预处理和电磁球化热处理两个部分，其具体操作步骤如下：

(1)材料预处理：

A.将碳含量为0.8-1.0％的工件加热至1150-1200℃，保温40-60分钟；

B.将加热后的工件在菌式穿孔机上进行热挤压，压缩比≥5.2；

C.将压缩后的工件进行风雾冷却至100℃以下，冷却速度为50-70℃/分钟；

(2)电磁球化热处理：

A.将预处理后的工件两端连接750-1100V的可调节交流电源；

B.将连接电源后的工件置于直流24-58V电磁线圈的感应磁场中，然后将工件在30分钟内均匀加热至800-850℃，氩气保护相对压力3.0-3.5Pa，保温90-110分钟，然后以35-42℃/小时的降温速度将工件降温至720-750度并保温120-180分钟，再以28-32℃/小时的降温速度降温至600-680℃，最后空气冷却至室温。

作为优选，所述电磁线圈的截面积与工件断面积的比值为2.0-3.0。

本发明设计的高纯度球状珠光体中间体的制作方法，主要采用通电导向和磁场导向对金属中碳原子运动活跃度及方向加以引导，有效改变了过共析钢在球化退火时的进程，加工过程主要分为原材料预处理和电磁球化热处理两个部分，主要通过对过共析钢工件在球化退火过程中增加端部通电电压装置，增强电子运动速度和活动能量，同时将工件置于直流磁场中，促进带电粒子有规律运动，有效提高热处理效率和球化形成的速度，完成后可使球化等级达到5-6级，球化珠光体所占比例大于90％，硬度不大于HRC19。

本发明与传统球化退火工艺相比具有以下优势：

1、球化形成速度快，用时短，热处理效率高。

2、球化时间短，产品表面氧化程度低，同时节约能耗，降低成本。

3、传统球化组织极难达到5级，且硬度无法保证，而本发明球化等级达到5-6级，球化珠光体所占比例大于90％，硬度不大于HRC19。

4、本发明通过采用电磁场调节和接电电压调节，将过共析钢的球化退火过程实现电控和量控。

附图说明

附图1是本发明的一种通电时的结构意图。

附图2是各实施例中的球化温度控制曲线图。

具体实施方式

下面通过实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例1：一种高纯度球状珠光体中间体的制作方法，包括材料预处理和电磁球化热处理两个部分，其具体操作步骤如下：

(1)材料预处理：

A.将碳含量为0.8％的工件加热至1150℃，保温60分钟；

B.将加热后的工件在菌式穿孔机上进行热挤压，压缩比为5.2；

C.将压缩后的工件进行风雾冷却至100℃以下，冷却速度为50℃/分钟；

(2)电磁球化热处理：

A.将预处理后的工件两端连接750V的可调节交流电源；

B.将连接电源后的工件置于直流24V电磁线圈的感应磁场中，电流I＝2A所述电磁线圈的截面积与工件断面积的比值为2.0，然后将工件在30分钟内均匀加热至800℃，氩气保护相对压力3.0Pa，保温90分钟，然后以35℃/小时的降温速度将工件降温至720度并保温120分钟，再以28℃/小时的降温速度降温至600℃，最后空气冷却至室温。

检测结果：经洛氏硬度计测量实际硬度HRC18，硬度正常，球化组织级别5级，球化组织占91％。