本發(fā)明屬于中頻連續(xù)調(diào)質(zhì)熱處理，具體涉及一種適用于中頻調(diào)質(zhì)生產(chǎn)線(xiàn)調(diào)質(zhì)熱處理的4145h鋼棒材鍛后不退火的熱處理工藝。
背景技術(shù)：
1、目前采用專(zhuān)業(yè)的中頻感應(yīng)熱處理生產(chǎn)線(xiàn)進(jìn)行鉆鋌產(chǎn)品調(diào)質(zhì)熱處理，工藝操作簡(jiǎn)單，主要工藝控制參數(shù)為淬回火加熱溫度、淬火水溫、淬火水流量、工件走速。在中頻感應(yīng)熱處理生產(chǎn)線(xiàn)淬火、回火均為3段控溫，每段感應(yīng)線(xiàn)圈均有單獨(dú)電源控制，工件在生產(chǎn)線(xiàn)上采用輥道傳送，在淬火進(jìn)料段上料，經(jīng)過(guò)中頻感應(yīng)淬火加熱，連續(xù)的噴水淬火冷卻，中頻感應(yīng)回火加熱、水冷，最后在回火出料段下料。流水線(xiàn)作業(yè)，易于操作，生產(chǎn)速度快，效率高，清潔環(huán)保對(duì)周?chē)h(huán)境無(wú)污染，氧化脫碳少，變形小，能耗低，制造成本低。
2、而石油鉆鋌采用4145h鋼制造，技術(shù)要求一般采用美國(guó)api?spec7-1標(biāo)準(zhǔn)，是石油及天然氣鉆探開(kāi)采過(guò)程中鉆采設(shè)備必須使用的重要工具，由于使用時(shí)處于鉆柱結(jié)構(gòu)的最下端，使用條件惡劣，要求材料具有較高的綜合力學(xué)性能。目前正常生產(chǎn)方式為電爐冶煉+爐外精煉+真空脫氣，熱軋或精鍛成型+退火，中頻熱處理生產(chǎn)線(xiàn)調(diào)質(zhì)熱處理，存在著生產(chǎn)成本高的缺陷。石油鉆鋌使用量大，為降低生產(chǎn)成本，直徑φ100mm～φ250mm規(guī)格石油鉆鋌坯料采用精鍛成型后不退火，直接進(jìn)行中頻熱處理，能很好的降低生產(chǎn)成本并提高生產(chǎn)效率。因中頻感應(yīng)線(xiàn)圈加熱是通過(guò)集膚效應(yīng)進(jìn)行加熱，生產(chǎn)效率高，加熱速度快，4145h鋼棒材退火坯成熟工藝溫度為淬火第一段感應(yīng)線(xiàn)圈設(shè)定為850℃+50℃，淬火第二段感應(yīng)線(xiàn)圈設(shè)定為870℃±50℃，淬火第三段感應(yīng)線(xiàn)圈設(shè)定為900℃±50℃。這個(gè)工藝好處是淬火第一段感應(yīng)線(xiàn)圈加熱速度快，過(guò)熱度大，產(chǎn)品起始晶粒度細(xì)，淬火第二段感應(yīng)線(xiàn)圈、淬火第三段感應(yīng)線(xiàn)圈相對(duì)溫度較高，在中頻基本沒(méi)有保溫時(shí)間的情況下，加熱效果相對(duì)要好。但是4145h鋼棒材不退火坯采用中頻調(diào)質(zhì)處理，缺點(diǎn)為淬火第一段感應(yīng)線(xiàn)圈處應(yīng)力大，鍛造殘余應(yīng)力+中頻熱處理加熱過(guò)程中產(chǎn)生的熱應(yīng)力和組織應(yīng)力，三者疊加在一塊，容易超過(guò)材料本身的抗拉強(qiáng)度而在淬火加熱過(guò)程中產(chǎn)生裂紋，造成不退火坯中頻熱處理裂紋率高。目前尚無(wú)技術(shù)文獻(xiàn)報(bào)道解決此類(lèi)技術(shù)問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足而提供一種用于解決采用熱軋或精鍛成型后不退火坯進(jìn)行中頻熱處理，工件容易產(chǎn)生裂紋問(wèn)題的采用鍛后不退火+透熱式中頻調(diào)質(zhì)來(lái)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)及使用要求的4145h鋼棒材鍛后不退火的熱處理工藝。
2、本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種4145h鋼棒材鍛后不退火的熱處理工藝，包括如下步驟：
3、步驟1）、鍛后坑冷處理：鍛后采用坑冷降低鍛后冷卻速度，要求4145h鋼棒材鍛件鍛后迅速用耐火棉包裹，快速吊至冷卻坑，拆掉耐火棉包裹，≥750℃入坑加蓋保溫，坑冷時(shí)間≥48小時(shí)；測(cè)溫在250±50℃出坑熱校，校直后全長(zhǎng)彎曲度小于等于4.0mm，校直后空冷；
4、步驟2）、淬火：將執(zhí)行完步驟1）的4145h鋼棒材鍛件進(jìn)行粗加工，然后轉(zhuǎn)中頻生產(chǎn)線(xiàn)，中頻淬火為3段控溫，分別為淬火第一段感應(yīng)線(xiàn)圈、淬火第二段感應(yīng)線(xiàn)圈、淬火第三段感應(yīng)線(xiàn)圈，每段均有單獨(dú)電源控制，中頻頻率淬火第一段感應(yīng)線(xiàn)圈、淬火第二段感應(yīng)線(xiàn)圈、淬火第三段感應(yīng)線(xiàn)圈分別為200hz、350hz、500hz；淬火線(xiàn)圈功率分別為淬火第一段感應(yīng)線(xiàn)圈500±100kw、淬火第二段感應(yīng)線(xiàn)圈400±100kw、淬火第三段感應(yīng)線(xiàn)圈300±100kw；淬火第一段感應(yīng)線(xiàn)圈溫度設(shè)定為450±50℃，淬火第二段感應(yīng)線(xiàn)圈溫度設(shè)定為650～730℃，淬火第三段感應(yīng)線(xiàn)圈溫度設(shè)定為870～930℃；調(diào)速變頻器頻率為10～40hz，實(shí)際走速為120mm/min～400mm/min；工件走出淬火第三段感應(yīng)線(xiàn)圈后開(kāi)始噴水冷卻淬火，淬火介質(zhì)為水；
5、步驟3）、回火：將結(jié)束步驟2）的4145h鋼棒材鍛件走到回火線(xiàn)圈，中頻回火為3段控溫，分別為回火第一段感應(yīng)線(xiàn)圈、回火第二段感應(yīng)線(xiàn)圈、回火第三段感應(yīng)線(xiàn)圈，每段均有單獨(dú)電源控制，中頻頻率回火第一段感應(yīng)線(xiàn)圈、回火第二段感應(yīng)線(xiàn)圈、回火第三段感應(yīng)線(xiàn)圈分別為200hz、150hz、500hz；回火線(xiàn)圈功率分別為回火第一段感應(yīng)線(xiàn)圈250±50kw、回火第二段感應(yīng)線(xiàn)圈200±50kw、回火第三段感應(yīng)線(xiàn)圈150±50kw；回火第一段感應(yīng)線(xiàn)圈溫度設(shè)定為500±50℃，回火第二段感應(yīng)線(xiàn)圈溫度設(shè)定為650±50℃，回火第三段感應(yīng)線(xiàn)圈溫度設(shè)定為650±50℃；調(diào)速變頻器頻率為10～40hz，實(shí)際走速為120mm/min～400mm/min；工件走出回火第三段感應(yīng)線(xiàn)圈開(kāi)始噴水冷卻，冷卻介質(zhì)為水。
6、在步驟2）中，中頻淬火出爐采用噴水冷卻淬火，水流量80±50m3/h，水溫不大于40℃，工件淬火出淬火水圈，表面溫度≤160℃。
7、所述4145h鋼棒材的化學(xué)成分按照質(zhì)量百分比為c:0.42～0.49%；si：0.15%～0.30%；mn：1.00%～1.20%；cr：1.00%～1.20%；mo：0.25%～0.35%；p：≤0.020%；s：≤0.015%；余量為fe及其它不可避免雜質(zhì)。
8、所述4145h鋼棒材鍛件為真空精煉鋼錠生產(chǎn)的鍛件。
9、本發(fā)明的有益效果如下：
10、1、本發(fā)明提供一種4145h鋼棒材鍛后不退火的熱處理工藝，實(shí)現(xiàn)降低生產(chǎn)成本，節(jié)能降耗的目的，同時(shí)提高生產(chǎn)效率。本發(fā)明涉及的石油鉆鋌用4145h鋼材料，經(jīng)過(guò)合適的熱處理設(shè)計(jì)，滿(mǎn)足了石油鉆鋌的設(shè)計(jì)及使用要求。
11、2、本發(fā)明的生產(chǎn)工藝路線(xiàn)設(shè)計(jì)為：鍛后坑冷處理→中頻淬火+中頻回火；技術(shù)方案的實(shí)施主要在于對(duì)鍛后坑冷及中頻調(diào)質(zhì)過(guò)程進(jìn)行控制。
12、3、本發(fā)明鍛后迅速用耐火棉包裹，快速吊至冷卻坑，≥750℃高溫入坑加蓋保溫，能更好的減少鍛造應(yīng)力，降低鍛件的表面硬度，提高其加工性能，降低鍛件內(nèi)部金相組織的不均勻性，改善組織，在不進(jìn)行退火工序的情況下為隨后的調(diào)質(zhì)處理做好準(zhǔn)備。鍛后由退火改坑冷，4145h鋼棒材鍛件每噸降低熱處理費(fèi)用300元，縮短生產(chǎn)時(shí)間2天左右。
13、4、本發(fā)明淬火第一段感應(yīng)線(xiàn)圈溫度設(shè)定為450±50℃，淬火第二段感應(yīng)線(xiàn)圈溫度控制在加熱下臨界溫度（ac1）以下，設(shè)定為650～730℃，淬火第三段感應(yīng)線(xiàn)圈溫度設(shè)定為870～930℃。這樣淬火第一段感應(yīng)線(xiàn)圈、淬火第二段感應(yīng)線(xiàn)圈加熱速度相對(duì)緩慢且不發(fā)生組織轉(zhuǎn)變，中頻熱處理加熱過(guò)程中產(chǎn)生的熱應(yīng)力相對(duì)要少，沒(méi)有組織應(yīng)力，降低應(yīng)力疊加峰值，而且在淬火第一段感應(yīng)線(xiàn)圈、淬火第二段感應(yīng)線(xiàn)圈的加熱過(guò)程中，鍛造殘余應(yīng)力得到有效的松弛和釋放，到淬火第三段感應(yīng)線(xiàn)圈時(shí)，工件溫度已經(jīng)很高，塑性好，雖然有組織應(yīng)力疊加，但也不會(huì)產(chǎn)生質(zhì)量問(wèn)題，避免了淬火加熱過(guò)程中工件開(kāi)裂。
1.一種4145h鋼棒材鍛后不退火的熱處理工藝，其特征在于：包括如下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種4145h鋼棒材鍛后不退火的熱處理工藝，其特征在于，在步驟2）中，中頻淬火出爐采用噴水冷卻淬火，水流量80±50m3/h，水溫不大于40℃，工件淬火出淬火水圈，表面溫度≤160℃。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種4145h鋼棒材鍛后不退火的熱處理工藝，其特征在于，所述4145h鋼棒材的化學(xué)成分按照質(zhì)量百分比為c:0.42～0.49%；si：0.15%～0.30%；mn：1.00%～1.20%；cr：1.00%～1.20%；mo：0.25%～0.35%；p：≤0.020%；s：≤0.015%；余量為fe及其它不可避免雜質(zhì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種4145h鋼棒材鍛后不退火的熱處理工藝，其特征在于，所述4145h鋼棒材鍛件為真空精煉鋼錠生產(chǎn)的鍛件。