技术领域
[0001] 本
发明涉及工具机械和精密机械技术领域，尤其涉及一种中
碳钢热轧丝杠在线热处理工艺。
背景技术
[0002] 随着机械制造业的发展，滚珠丝杠由于其所具有的小摩擦阻
力和高的传动效率，逐渐取代了滑动丝杠，并被广泛应用于各种机械仪器的制造。这要求丝杠具有高强韧性、表面高硬度，淬透性好、尺寸
精度高技术指标，对于丝杠性能的获得，热处理工艺起到了关键作用。目前中碳钢的热轧丝杠的热处理工艺成本高，且机械综合性能难以保证，而且还没有中碳钢的热轧丝杠在线淬火工艺方面的技术，所以本发明对热轧丝杠的在线热处理有重要意义。
发明内容
[0003] 针对现有热处理工艺成本高、机械性能差等问题，本发明提供一种中碳钢热轧丝杠在线热处理工艺。
[0004] 为达到上述发明目的，本发明
实施例采用了如下的技术方案：
[0005] 一种中碳钢热轧丝杠在线热处理工艺，所述处理工艺至少包括以下处理步骤：
[0006] (1)将中碳钢棒材作为热轧原料，锯切，进行中频加热；
[0007] (2)将加热后的原料进行斜轧
轧制成型；
[0008] (3)将轧制成型后的丝杠进行预冷；
[0009] (4)将所述丝杠进行淬火处理；
[0010] (5)将淬火处理后的丝杠全氢气氛回火处理；
[0011] (6)回火处理后，将丝杠自然冷却至室温，随后室温放置进行自然时效。
[0012] 相对于
现有技术，本发明提供的中碳钢热轧丝杠在线热处理工艺，利用热轧终了时的余热进行在线淬火，原理是在材料终轧组织仍处于奥氏体状态时利用其本身的余热在轧钢作业线上直接进行淬火处理，将热轧
变形与热处理有机结合在一起，通过合理控制热轧后的冷却工艺参数(冷却速度、开冷
温度、终冷温度和冷却方式等)达到改善丝杠组织和性能的目的。通过这种在线淬火工艺，丝杠表面
过冷奥氏体冷却速度超过临界冷却速度，
滚道部分可以得到
马氏体组织，有较高的表面硬度，心部冷却速度较慢，析出索氏体组织，使材料心部有较高的塑性和韧性。最终热轧丝杠的生产成本不仅明显降低，而且其机械综合性能仍可得到保证。
具体实施方式
[0013] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0014] 本发明实施例提供一种中碳钢热轧丝杠在线热处理工艺，所述处理工艺至少包括以下处理步骤：
[0015] (1)将中碳钢棒材作为热轧原料，锯切，进行中频加热；
[0016] (2)将加热后的原料进行斜轧轧制成型；
[0017] (3)将轧制成型后的丝杠进行预冷；
[0018] (4)将所述丝杠进行淬火处理；
[0019] (5)将淬火处理后的丝杠全氢气氛回火处理；
[0020] (6)回火处理后，将丝杠自然冷却至室温，随后室温放置进行自然时效。
[0021] 相对于现有技术，本发明提供的中碳钢热轧丝杠在线热处理工艺，利用热轧终了时的余热进行在线淬火，原理是在材料终轧组织仍处于奥氏体状态时利用其本身的余热在轧钢作业线上直接进行淬火处理，将热轧变形与热处理有机结合在一起，通过合理控制热轧后的冷却工艺参数(冷却速度、开冷温度、终冷温度和冷却方式等)达到改善丝杠组织和性能的目的。通过这种在线淬火工艺，丝杠表面过冷奥氏体冷却速度超过临界冷却速度，滚道部分可以得到马氏体组织，有较高的表面硬度，心部冷却速度较慢，析出索氏体组织，使材料心部有较高的塑性和韧性。最终热轧丝杠的生产成本不仅明显降低，而且其机械综合性能仍可得到保证。
[0022] 下面对上述在线热处理工艺做进一步的解释说明：
[0023] 具体的优选地，步骤(1)中所述中频加热条件为：温度1200-1250℃，加热时间35-40min。
[0024] 选择加热温度和时间，使原料全部转换为奥氏体组织，便于轧制成型和进行在线淬火。
[0025] 优选地，步骤(2)中所述斜轧轧制条件为：温度1050-1100℃。
[0026] 斜轧轧制将棒材轧制成带有
螺纹的丝杠。
[0027] 优选地，步骤(3)中所述预冷通过通
风预冷却，冷却时间为8-10s，温度降至800-850℃。
[0028] 由于轧制成型后的丝杠温度较高，直接淬火容易使丝杠表里温差过大，出现淬火裂纹和残余
应力，所以进行淬火前预冷却。通过风机
通风预冷却，冷却过程设计为风冷-恢复-风冷3段，时间为8-15s，风冷段是为了加快冷却，保证淬火前的细小的奥氏体晶粒，中间设计恢复段是为了快速冷却过程中缩小丝杠表里温差。最终入
水冷段淬火前温度降至800-850℃。
[0029] 优选地，步骤(4)中所述淬火处理条件为：将所述丝杠吊挂起来，进行喷水冷却，分为水冷、恢复、喷水、恢复、水冷5段，淬火总时间为40-60s。
[0030] 将预冷后的丝杠吊挂起来快速喷水冷却，使表面温度快速降至200-300℃，达到马氏体
相变开始温度，然后为了防止相变时出现应力裂纹，再断水空冷，使表面进行马氏体转变，心部温度较高，冷速较慢，完成索氏体转变。
[0031] 优选地，步骤(4)中所述水冷、恢复、喷水、恢复、水冷的时间分别为10-15s、5-8s、10-15s、5-8s、10-15s。
[0032] 优选地，步骤(4)中所述喷水冷却的水压为1.1-1.3MPa；所述喷水的水温为25-30℃。
[0033] 优选地，步骤(5)中所述回火处理条件为：温度210-230℃，保温时间：2-3h。
[0034] 回火处理使丝杠滚道表面得到回火马氏体组织，并减小或消除淬火钢件中的内应力。
[0035] 优选地，步骤(5)中所述回火处理具体为：在带有
辐射加
热管的保温罩中进行回火处理，保温罩内为全氢气氛。
[0036] 优选地，步骤(6)中所述自然时效为22-24h。
[0037] 为了更好的说明本发明实施例提供的，下面通过实施例做进一步的举例说明。
[0038] 实施例1
[0039] 本发明实施例提供一种中碳钢热轧丝杠在线热处理工艺，以42CrMo为原料，含C：0.45，Si：0.30，Mn：0.60，Cr：1.05，Mo：0.20，P：≤0.035，S：≤0.035，所述处理工艺包括以下处理步骤：
[0040] (1)将Φ60mm的上述42CrMo棒材为原料，锯切为2000mm长，进入中频炉加热，加热温度为1250℃，加热时间40min；
[0041] (2)将加热后的原料进行斜轧轧制成型，轧制温度为1050-1080℃；
[0042] (3)将轧制成型后的丝杠进行通过风机通风预冷却，冷却时间为10s，温度降至800℃；
[0043] (4)将所述丝杠吊挂起来喷水冷却，水冷过程分水冷-恢复-喷水-恢复-水冷5段，水冷方式为喷水冷却，水压为1.2MPa，水温为30℃，时间分别为，10s、8s、10s、5s、13s，淬火总时间为46s；
[0044] (5)将淬火处理后的丝杠装在带有辐射加热管的保温罩内全氢气氛回火处理，保温罩内为全氢气氛，辐射加热管内通入余热对
丝杆进行回火加热，回火温度220℃，保温时间为2小时；
[0045] (6)回火处理后，将丝杠自然冷却至室温，随后室温放置24h自然时效。
[0046] 实施例2
[0047] 本发明实施例提供一种中碳钢热轧丝杠在线热处理工艺，以50CrMo为原料，含C：0.0.50，Si：0.29，Mn：0.78，Cr：1.10，Mo：0.22，P：≤0.035，S：≤0.035，所述处理工艺包括以下处理步骤：
[0048] (1)将Φ60mm的上述50CrMo棒材为原料，锯切为2000mm长，进入中频炉加热，加热温度为1250℃，加热时间35min；
[0049] (2)将加热后的原料进行斜轧轧制成型，轧制温度为1050-1060℃；
[0050] (3)将轧制成型后的丝杠进行通过风机通风预冷却，冷却时间为8s，温度降至850℃；
[0051] (4)将所述丝杠吊挂起来喷水冷却，水冷过程分水冷-恢复-喷水-恢复-水冷5段，水冷方式为喷水冷却，水压为1.2MPa，水温为28℃，时间分别为，15s、5s、15s、8s、12s，淬火总时间为55s；
[0052] (5)将淬火处理后的丝杠装在带有辐射加热管的保温罩内全氢气氛回火处理，保温罩内为全氢气氛，辐射加热管内通入余热对丝杆进行回火加热，回火温度230℃，保温时间为2小时；
[0053] (6)回火处理后，将丝杠自然冷却至室温，随后室温放置24h自然时效。
[0054] 实施例3
[0055] 本发明实施例提供一种中碳钢热轧丝杠在线热处理工艺，以45Mn2为原料，含C：0.47，Si：0.27，Mn：1.70，P：≤0.035，S：≤0.035，所述处理工艺包括以下处理步骤：
[0056] (1)将Φ60mm的上述45Mn2棒材为原料，锯切为2000mm长，进入中频炉加热，加热温度为1200℃，加热时间40min；
[0057] (2)将加热后的原料进行斜轧轧制成型，轧制温度为1080-1100℃；
[0058] (3)将轧制成型后的丝杠进行通过风机通风预冷却，冷却时间为9s，温度降至830℃；
[0059] (4)将所述丝杠吊挂起来喷水冷却，水冷过程分水冷-恢复-喷水-恢复-水冷5段，水冷方式为喷水冷却，水压为1.2MPa，水温为27℃，时间分别为，12s、7s、13s、7s、15s，淬火总时间为54s；
[0060] (5)将淬火处理后的丝杠装在带有辐射加热管的保温罩内全氢气氛回火处理，保温罩内为全氢气氛，辐射加热管内通入余热对丝杆进行回火加热，回火温度210℃，保温时间为3小时；
[0061] (6)回火处理后，将丝杠自然冷却至室温，随后室温放置24h自然时效。
[0062] 实施例4
[0063] 本发明实施例提供一种中碳钢热轧丝杠在线热处理工艺，以60Si2Mn为原料，含碳C：0.0.62，Si：1.80，Mn：0.85，P：≤0.035，S：≤0.035，所述处理工艺包括以下处理步骤：
[0064] (1)将Φ60mm的上述60Si2Mn棒材为原料，锯切为2000mm长，进入中频炉加热，加热温度为1200℃，加热时间35min；
[0065] (2)将加热后的原料进行斜轧轧制成型，轧制温度为1060-1080℃；
[0066] (3)将轧制成型后的丝杠进行通过风机通风预冷却，冷却时间为9s，温度降至840℃；
[0067] (4)将所述丝杠吊挂起来喷水冷却，水冷过程分水冷-恢复-喷水-恢复-水冷5段，水冷方式为喷水冷却，水压为1.2MPa，水温为25℃，时间分别为，13s、8s、12s、6s、10s，淬火总时间为49s；
[0068] (5)将淬火处理后的丝杠装在带有辐射加热管的保温罩内全氢气氛回火处理，保温罩内为全氢气氛，辐射加热管内通入余热对丝杆进行回火加热，回火温度220℃，保温时间为2.5小时；
[0069] (6)回火处理后，将丝杠自然冷却至室温，随后室温放置24h自然时效。
[0070] 为了更好的说明本发明实施例提供的经过在线热处理后中碳钢热轧丝杠的特性，下面将实施例1、2、3、4制备的中碳钢热轧丝杠进行性能检测，测试结果如下表1所示。
[0071] 表1性能测试结果
[0072]
[0073] 由表1可以看出，采取本发明提供的经过在线热处理的中碳钢热轧丝杠，综合机械性能优异，满足高强韧性、表面高硬度，淬透性好、尺寸精度高技术指标。
[0074] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何
修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
