一种50CrVA材料热处理淬火工艺及其应用的制作方法
一种50crva材料热处理淬火工艺及其应用
技术领域
1.本发明涉及一种50crva材料热处理淬火工艺及其应用，涉及通过回火处理使金属具有韧性的加工方法领域。
背景技术：
2.通过热成型加工的弹簧需要进行淬火回火的热处理操作，目的是为满足弹簧的工作特性即弹性，同时为了得到较高的屈服极限和抗松弛特性，在淬火后采取中温回火，同时，弹簧的使用状态是承受动态负荷，所以还要求弹簧具有一定的韧性和疲劳强度，在进行热处理淬火工艺时要充分考虑弹簧材料的类型和载荷条件。随着技术的进步，多种设备要求50crva弹簧材料的料径要达到50mm以上，但是现有的处理50crva材料的工艺能够实现的临界直径为45mm，超过45mm，加工形成的材料的性能会显著下降，不能满足生产的需求，因此开发一种料径大于55mm的50crva弹簧材料至关重要。
3.中国发明专利cn106011433a公开了一种高强度弹簧的热处理工艺，通过优选淬火，回火的温度和时间，提高弹簧的强度和硬度，延长使用寿命，但是其采用淬火有作为淬火溶剂，冷却性能不佳，当弹簧的料径大约50mm时，会造成弹簧内外萃取效果不一致的问题。中国发明专利cn105695711a公开了一种60si2crva弹簧钢新型热处理工艺，通过进行短时高温水冷淬火，水冷至室温，得到强度，塑韧性均比较好，且组织性能稳定的弹簧材料，但是其淬火介质水的温度过高，水中含有较多气体，并且容易混入不溶性杂质，降低其冷却能力，因此不适合本技术的淬火工艺。
技术实现要素：
4.为了加工制备得到料径大于50mm的50crva弹簧材料，本发明的第一个方面提供了一种50crva材料热处理淬火工艺，包括以下步骤：
5.(1)将50crva材料加热进行热处理，保温一段时间后，得到a品；
6.(2)a品降到一定温度后，采用淬火介质对a品进行淬火，一段时间后得b品；
7.(3)将b品进行回火，保温一段时间后得c品；
8.(4)c品水冷至室温，即可。
9.所述50crva材料经过加工处理后，料径大于50mm。
10.作为一种优选的实施方式，所述热处理的温度为980-1020℃，步骤1的保温时间为4-10min。
11.作为一种优选的实施方式，所述热处理的温度为1000-1020℃，步骤1的保温时间为5-8min。
12.作为一种优选的实施方式，所述步骤2的淬火介质选自水性介质、油性介质或水-油双介质中的一种，所述水性介质选自纯水、食盐水、碱水中的一种或几种的组合。
13.作为一种优选的实施方式，所述步骤2的淬火介质为纯水。
14.作为一种优选的实施方式，所述油性介质选自机油、变压器油、柴油中的一种或几
种的组合，所述机油的标号选自10号、20号、30号中的一种。
15.作为一种优选的实施方式，所述淬火介质的温度为30-55℃，淬火时间为70-100s。
16.作为一种优选的实施方式，所述淬火介质的温度为30-50℃，淬火时间为80-100s。
17.作为一种优选的实施方式，所述回火温度为350-450℃，所述步骤3的保温时间为3-4h。
18.作为一种优选的实施方式，所述回火温度为380-420℃，所述步骤3的保温时间为3-3.5h。
19.申请人在实验过程中发现，50crva弹簧材料加工制备成料径大于50mm的工件，根据现有的50crva淬火处理加工方式，会出现弹簧心部淬不透和淬不硬的问题，在进行立定处理时弹簧的残余变形量很大，弹簧的直线度、节距均匀度有问题，成品弹簧出现里出外进的现象，申请人发现通过料体温度在600-700℃时，转入淬火介质45-50℃的水中，可以减小急冷所产生的热应力，避免工件的变形开裂，并且淬火介质水的温度为45-50℃，水的成分稳定不易变质，具有较佳的冷却能力，可以使料体在短时间实现整体的淬火，淬火程度均匀。不同于现有技术中的采用油作溶剂，冷却能力低，产生淬火内外不均匀的问题。
20.作为一种优选的实施方式，所述步骤2中a品达到600-700℃后，进行淬火，步骤2中b品达到200-260℃时，完成淬火。
21.本发明的第二个方面提供了一种50crva材料热处理淬火工艺的应用，应用于50crva材料的淬火处理中，所述50crva材料回火后经过硬度检验从外表面到心部hrc为49-49.5。
22.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
23.(1)本发明所述50crva材料热处理淬火工艺，采用纯水作为淬火介质，水介质的温度为30-45℃，淬火时间为20-30s，可以减小急冷所产生的热应力，避免工件的变形开裂；并且淬火介质水价廉易得，使用安全，温度控制调节容易，在操作过程中没有环境污染问题，改善了作业环境，消除了三废排放。
24.(2)本发明所述50crva材料热处理淬火工艺，采用350-450℃的回火温度，并保温3-4h，保证了50crva材料的淬透性和淬硬性，，维持其稳定的组织性能，控制和解决了淬火开裂和变形问题。
25.(3)本发明所述50crva材料热处理淬火工艺，采用1000-1020℃的热处理温度和5-8分钟的保温时间，并且在a品达到600-700℃后，进行淬火，可以使料体在短时间实现整体的淬火，淬火程度均匀，实现料径大于50mm的条件下，弹簧淬火合格的效果。
26.(4)本发明所述50crva材料热处理淬火工艺，为今后大料径50crva材料的热处理淬火趟出了一条新路，为行业热卷弹簧发展打下来良好的基础。
附图说明
27.图1为实施例1加工处理后的50crva材料放大100倍的金相组织；
28.图2为实施例1加工处理后的50crva材料距材料表面5mm的回火屈氏体组织(放大500倍)。
具体实施方式
29.实施例1
30.一种50crva材料热处理淬火工艺，包括以下步骤：
31.(1)将50crva材料加热进行热处理，保温一段时间后，得到a品；
32.(2)a品降到一定温度后，采用淬火介质对a品进行淬火，一段时间后得b品；
33.(3)将b品进行回火，保温一段时间后得c品；
34.(4)c品水冷至室温，即可。
35.所述热处理的温度为1100℃，步骤1的保温时间为6min。
36.所述步骤2的淬火介质为纯水，淬火介质的温度为46℃，淬火时间为87s。
37.所述回火温度为400℃，所述步骤3的保温时间为3h。
38.所述步骤2中a品达到650℃后，进行淬火，步骤2中b品达到250℃时，完成淬火。
39.所述50crva材料经过加工处理后，料径为54mm。
40.实施例2
41.一种50crva材料热处理淬火工艺，具体步骤同实施例1，不同点在于所述热处理的温度为980℃，步骤1的保温时间为4min。
42.实施例3
43.一种50crva材料热处理淬火工艺，具体步骤同实施例1，不同点在于所述淬火介质的温度为40℃，淬火时间为90s。
44.实施例4
45.一种50crva材料热处理淬火工艺，具体步骤同实施例1，不同点在于所述回火温度为420℃，所述步骤3的保温时间为4h。
46.实施例5
47.一种50crva材料热处理淬火工艺，具体步骤同实施例1，不同点在于所述步骤2的淬火介质为30号机油，淬火介质的温度为55℃，淬火时间为87s。
48.实施例6
49.一种50crva材料热处理淬火工艺，具体步骤同实施例1，不同点在于所述步骤2的淬火介质为纯水，淬火介质的温度为28℃，淬火时间为70s。
50.性能测试
51.1.参考gb/t 222-2006标准《钢的成品化学成分允许偏差》采用cx-9500型光电直读光谱仪测试实施例1加工处理的50crva材料的化学成分。测试结果见表1。
52.2.参考gb/t 230.1-2018标准《金属洛氏硬度试验第一部分试验方法》采用hr-150a型洛氏硬度计测试实施例1-6加工处理的50crva材料的硬度，从表面开始，由外向内每隔3mm测试一次。测试结果见表2。
53.3.参考gb/t 13298-2015标准《金属显微组织检验方法》采用ud100型倒置金相显微镜测试实施例1加工处理的50crva材料的金相组织，测试结果见图1-2，图1为实施例1加工处理后的50crva材料放大100倍的金相组织，表面无脱碳层，图中[1]为部分脱碳深度，[2]为完全脱碳深度，[3]为总脱碳深度；图2实施例1加工处理后的50crva材料距材料表面5mm的回火屈氏体组织(放大500倍)。
[0054]
表1
[0055][0056]
表2
[0057]
技术特征：
1.一种50crva材料热处理淬火工艺，其特征在于，包括以下步骤：(1)将50crva材料加热进行热处理，保温一段时间后，得到a品；(2)a品降到一定温度后，采用淬火介质对a品进行淬火，一段时间后得b品；(3)将b品进行回火，保温一段时间后得c品；(4)c品水冷至室温，即可；所述50crva材料经过加工处理后，料径大于50mm。2.根据权利要求1所述50crva材料热处理淬火工艺，其特征在于，所述热处理的温度为980-1020℃，步骤1的保温时间为4-10min。3.根据权利要求1所述50crva材料热处理淬火工艺，其特征在于，所述热处理的温度为1000-1020℃，步骤1的保温时间为5-8min。4.根据权利要求1所述50crva材料热处理淬火工艺，其特征在于，所述步骤2的淬火介质选自水性介质、油性介质或水-油双介质中的一种，所述水性介质选自纯水、食盐水、碱水中的一种或几种的组合。5.根据权利要求4所述50crva材料热处理淬火工艺，其特征在于，所述油性介质选自机油、变压器油、柴油中的一种或几种的组合，所述机油的标号选自10号、20号、30号中的一种。6.根据权利要求1所述50crva材料热处理淬火工艺，其特征在于，所述淬火介质的温度为30-55℃，淬火时间为70-100s。7.根据权利要求6所述50crva材料热处理淬火工艺，其特征在于，所述淬火介质的温度为30-50℃，淬火时间为80-100s。8.根据权利要求1所述50crva材料热处理淬火工艺，其特征在于，所述回火温度为350-450℃，所述步骤3的保温时间为3-4h。9.根据权利要求1所述50crva材料热处理淬火工艺，其特征在于，所述步骤2中a品达到600-700℃后，进行淬火，步骤2中b品达到200-260℃时，完成淬火。10.一种根据权利要求1-9任一项所述50crva材料热处理淬火工艺的应用，其特征在于，应用于50crva材料的淬火处理中，50crva材料回火后经过硬度检验从外表面到心部hrc为49-49.5。
技术总结
本发明公开了一种50CrVA材料热处理淬火工艺，包括以下步骤：将50CrVA材料加热进行热处理，保温一段时间后，得到A品；A品达到一定温度后，采用淬火介质对A品进行淬火，一段时间后得B品；将B品进行回火，保温一段时间后得C品；C品水冷至室温，即可。本发明采用纯水作为淬火介质，水介质的温度为30-45℃，淬火时间为20-30s，可以减小急冷所产生的热应力，避免工件的变形开裂；并且淬火介质水价廉易得，使用安全，温度控制调节容易，在操作过程中没有环境污染问题，改善了作业环境，消除了三废排放。并且保证了50CrVA材料的淬透性和淬硬性，维持其稳定的组织性能，控制和解决了淬火开裂和变形问题。题。
