本发明涉及一种合金钢40cr试样的热处理方法，属于热处理技术领域。
背景技术：
40cr钢是机械制造业使用最广泛的钢之一，属于中碳合金调质钢，冷镦模具钢，调质处理后会有良好的综合力学性能。根据标准gb/t3077-2015中推荐的热处理进行调质，但标准中只推荐了淬火温度为(850±15)℃，冷却剂是油，回火温度为(520±50)℃，冷却剂是水或油，所述油为20号机油。但具体保温时间、冷却介质、冷却时间都未提及，仅能根据经验判断保温时间、冷却介质、冷却时间，但在实际生产中会产生力学性能不符合标准要求的废件，对检验工作造成了很大的难度。
对于材质为40cr钢的试样(直径为25mm)，采用热处理调质时，淬火温度：835～865℃，保温时间：60min，采用2#pag淬火液进行冷却，冷却时间：10min；
回火温度：450℃，保温时间：60min，冷却介质：水，冷却时间：冷却至室温。但是，采用常规的热处理调质时，会出现力学性能不合格的产品，不合格率高达40％，大大增加了生产成本。因此，亟需一种25mm试样的热处理方法来降低不合格率。
技术实现要素：
本发明需要解决的技术问题是提供一种合金钢40cr试样的热处理方法，使得热处理后的试样的力学性能指标全部符合标准要求，且抗拉强度rm≥980mpa，屈服强度rel或rp0.2≥785mpa，伸长率a≥15％，断面收缩率z≥55％，在不影响抗拉强度的前提下能够显著提高伸长率和断面收缩率。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种合金钢40cr试样的热处理方法，包括如下步骤：
a、淬火处理：将材质为合金钢40cr的试样放入马弗炉中加热至900℃进行淬火，保温130～150min，采用冷却介质冷却10min，所述试样的直径为25mm，且每次淬火处理时马弗炉中装入4根试样；
b、回火处理：然后将试样加热至470℃进行回火，保温80min，采用冷却介质冷却至70～80℃，然后取出自然冷却至室温。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤a中的冷却介质为淬火液与水的混合液，且淬火液与水的体积比为1:10，所述淬火液为2#pag淬火液。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤b中的冷却介质为香油和植物油的混合液，且香油与植物油的体积比为4:1。
本发明技术方案的进一步改进在于：热处理后的试样力学性能：抗拉强度rm≥980mpa，屈服强度rel或rp0.2≥785mpa，伸长率a≥15％，断面收缩率z≥55％。
由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：
采用本发明热处理的试样抗拉强度、屈服强度、伸长率和断面收缩率的指标全部符合标准要求，降低废品率和生产成本，并且在不影响抗拉强度的前提下能够显著提高伸长率和断面收缩率。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细说明：
根据标准gb/t3077-2015中推荐的淬火温度为(850±15)℃，回火温度为(520±50)℃根据τ＝αkd计算淬火初始保温时间，其中，α取值1.2～1.5min/㎜，k取值4，d为试样有效厚度，根据实际生产而定。
根据初始保温时间和温度进行调整确定最终淬火温度为900℃，保温时间130～150min，回火温度470℃，保温时间80min。
实施例：
将试样按如下步骤进行热处理：
a、淬火处理：将合金钢40cr加工为直径为25mm的试样毛坯，放入马弗炉中加热至900℃进行淬火，每次放入4根，保温130～150min，采用冷却介质冷却10min，冷却介质为淬火液与水的混合液，且淬火液与水的体积比为1:10，淬火液为2#pag淬火液；
b、回火处理：然后将试样毛坯加热至470℃进行回火，保温80min，采用冷却介质冷却至70～80℃，然后取出自然冷却至室温，冷却介质为香油和植物油的混合液，且香油与植物油的体积比为4:1。
对采用上述热处理后的7批试样毛坯进行力学性能检测：
将试样毛坯加工为10mm的试样样棒，采用万能拉伸试验机进行性能测试，同时结合下述公式得到抗拉强度rm、屈服强度rel或rp0.2、伸长率a和断面收缩率z：
公式：抗拉强度＝最大力/原始截面积，即：rm＝fm/so
屈服强度＝屈服力/原始截面积，即：rel或rp0.2＝(rel或rp0.2)/so
经测量和计算后得到检测数据如下表：
表1实施例检测结果表
从上表中可以看出：采用本发明的热处理方法处理后的试样抗拉强度rm≥980mpa；屈服强度rel或rp0.2≥785mpa；伸长率a≥15％，断面收缩率z≥55％；全部符合标准要求。
对比例1：
将试样按如下步骤进行热处理：
a、淬火处理：将合金钢40cr加工为直径为25mm的试样毛坯，放入马弗炉中加热至850℃进行淬火，每次放入4根，保温60min，采用冷却介质冷却10min，冷却介质为淬火液与水的混合液，且淬火液与水的体积比为1:10，淬火液为2#pag淬火液；
b、回火处理：然后将试样毛坯加热至470℃进行回火，保温80min，采用冷却介质冷却至70～80℃，然后取出自然冷却至室温，冷却介质为香油和植物油的混合液，且香油与植物油的体积比为4:1。
对比例2：
将试样按如下步骤进行热处理：
a、淬火处理：将合金钢40cr加工为直径为25mm的试样毛坯，放入马弗炉中加热至900℃进行淬火，每次放入4根，保温130～150min，采用冷却介质冷却10min，冷却介质为淬火液与水的混合液，且淬火液与水的体积比为1:10，淬火液为2#pag淬火液；
b、回火处理：然后将试样毛坯加热至470℃进行回火，保温80min，采用冷却介质冷却至70～80℃，然后取出自然冷却至室温，冷却介质为20号机油的混合液。
对比例3：
将试样按如下步骤进行热处理：
a、淬火处理：将合金钢40cr加工为直径为25mm的试样毛坯，放入马弗炉中加热至900℃进行淬火，每次放入4根，保温130～150min，采用冷却介质冷却10min，冷却介质为淬火液与水的混合液，且淬火液与水的体积比为1:10，淬火液为2#pag淬火液；
b、回火处理：然后将试样毛坯加热至470℃进行回火，保温80min，采用冷却介质冷却至室温，冷却介质为香油和植物油的混合液，且香油与植物油的体积比为4:1。
对采用对比例1～3的热处理后的3批试样毛坯进行力学性能检测：
将试样毛坯加工为10mm的试样样棒，经测量和计算后得到检测数据如表2：
表2对比例检测结果表
从上表中可以看出：对比例1(淬火温度850℃，保温60min)、对比例3(回火时采用冷却介质直接冷却至室温)与实施例相比，抗拉强度rm、屈服强度rel或rp0.2、伸长率a、断面收缩率z的性能在标准要求范围内，但是没有实施例的效果好；对比例2(回火时采用的冷却介质为20号机油)与实施例相比，抗拉强度rm、屈服强度rel或rp0.2、伸长率a、断面收缩率z的性能很差，远达不到标准要求。
1.一种合金钢40cr试样的热处理方法，其特征在于：包括如下步骤：
a、淬火处理：将材质为合金钢40cr的试样放入马弗炉中加热至900℃进行淬火，保温130～150min，采用冷却介质冷却10min，所述试样的直径为25mm，且每次淬火处理时马弗炉中装入4根试样；
b、回火处理：然后将试样加热至470℃进行回火，保温80min，采用冷却介质冷却至70～80℃，然后取出自然冷却至室温。
2.根据权利要求1所述的一种合金钢40cr试样的热处理方法，其特征在于：所述步骤a中的冷却介质为淬火液与水的混合液，且淬火液与水的体积比为1:10，所述淬火液为2#pag淬火液。
3.根据权利要求1所述的一种合金钢40cr试样的热处理方法，其特征在于：所述步骤b中的冷却介质为香油和植物油的混合液，且香油与植物油的体积比为4:1。
4.根据权利要求1所述的一种合金钢40cr试样的热处理方法，其特征在于：热处理后的试样力学性能：抗拉强度rm≥980mpa，屈服强度rel或rp0.2≥785mpa，伸长率a≥15%，断面收缩率z≥55%。
技术总结