21NiCrMo5H钢制锻件的热处理工艺及装置技术领域
本发明涉及热处理工艺技术领域，尤其涉及一种21NiCrMo5H钢制锻件的热处理工
艺及装置。
背景技术
21NiCrMo5H是一种合金钢，多用于齿轮，又被称为齿轮钢。通常，大部分钢要经过
热处理之后才进行使用，热处理工艺不但可以强化金属材料、充分挖掘材料性能潜力、降低
结构重量、节省和能源，而且能够提高机械产品质量、大幅度延长机器零件的使用寿命。
传统的对21NiCrMo5H进行热处理工艺中，采用堆放方式将21NiCrMo5H进行装炉加
热，加热到工艺要求温度后保温一定时间再出炉，出炉后在自然空气中冷却，冷却时工件仍
然是堆放在一起的。采用这种热处理工艺，一方面，由于工件装炉时采用堆放的方式进行，
使位于外部和位于内部的工件加热程度不同，工件加热不均匀；另一方面，堆放在外部和内
部的工件冷却速度不同，由于冷却速度不同，使得同一炉正火工件的金相组织等级不均匀、
硬度散差较大，且采用空冷方式进行冷却的影响因素较多，如气候不同等使冷却速度差异
较大，工件的冷却速度不稳定，这种组织和性能的不均匀性和不稳定性，会造成产品后续热
处理变形无规律的后果。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种21NiCrMo5H钢制锻件的热处理工艺及装
置，使21NiCrMo5H钢制锻件的金相、晶粒度达到质量要求，为后续机加工、热处理提供质量
保证。
本发明是通过如下技术方案实现的：
本发明提供一种21NiCrMo5H钢制锻件的热处理工艺，所述工艺方法包括如下步骤：
S101：预热：将21NiCrMo5H的钢制锻件送入加热炉中加热至750-880℃，其中，所述加
热方式采用悬挂加热，工件与工件之间，独立加热，互不干扰；
采用悬挂加热的方式可以保证工件整体加热、等温温度均匀，改变了传统加热工艺叠
压、重复加热和浪费能源的缺点。
S102：保温：将所述预热好的钢制锻件继续升温至920-950℃进行保温，保温时间
按每毫米有效厚度保温0.5-1.2分钟计算；
S103：快冷：将所述保温后的钢制锻件从加热炉中取出，快速冷却至650-720℃，冷却时
间为10-20秒；
S104：空冷：将所述快冷后的钢制锻件在620-650℃条件下保温2-3小时，然后空冷至
100℃以下。
优选的，所述步骤S103中，所述快速冷却时，工件与工件之间互不接触，独立冷却。
冷却时，工件与工件之间互不接触，使工件整体快速、均匀的冷却，冷却速度稳定，
且工件与工件之间冷却速度基本相同，使同一批加工的工件的金相组织、硬度等基本相同，
金相等级均匀。
优选的，所述步骤S103中，快速冷却方式采用高压水雾。
采用高压风机和水雾合理配比（根据具体工件大小和工艺要求而定）进行冷却，使
工件整体快速、均匀的冷却到工艺要求温度。
本发明还提供一种热处理装置，用于实现上述的热处理工艺，所述热处理装置包
括加热炉、急冷室和保温室，所述加热炉与所述保温室平行设置，且所述加热炉与所述保温
室的内部结构相同，所述急冷室位于所述加热炉和所述保温室的一侧，所述加热炉包括炉
体、所述炉体内的顶部设置有轨道，所述轨道上等间距固定有多个可沿轨道移动的小车，每
个所述小车上设有用于悬挂工件的吊钩，所述炉体的两端分别设置有进料门和出料门。
优选的，所述急冷室包括箱体，所述箱体内的顶部设置有“S”形轨道，所述“S”形轨
道的两端分别与所述加热炉内的轨道和保温室内的轨道固定连接，所述箱体靠近所述加热
炉的一端设有进料口，靠近所述保温室的一端设有出料口，且所述箱体的前端设有进风口，
后端设有出风口。
优选的，所述炉体包括内炉体和外炉体，所述内炉体和所述外炉体之间设置有保
温层。
优选的，所述箱体包括内箱体和外箱体，所述内箱体和所述外箱体之间设置有保
温层。
本发明实施例提供的技术方案可以包含以下有益效果：
本发明提供一种21NiCrMo5H钢制锻件的热处理工艺，所述工艺方法包括：预热、保温、
快冷、空冷等步骤，采用本发明的热处理工艺处理的21NiCrMo5H钢制锻件，其金相、晶粒度
均达到质量要求，为后续机加工、热处理等提供了质量保证。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现
有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见的，对于本领域技术人员而言，在不
付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种21NiCrMo5H钢制锻件的热处理工艺的方法流程
图。
图2为本发明实施例提供的一种21NiCrMo5H钢制锻件的热处理装置的结构示意图。
图3为本发明实施例提供的一种21NiCrMo5H钢制锻件的热处理装置的加热炉的结构示
意图。
图4为本发明实施例提供的一种21NiCrMo5H钢制锻件的热处理装置的急冷室的结构示
意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案,下面将结合本发明实
施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施
例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术
人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明的保护范
围。
图1所示为本发明实施例提供的一种21NiCrMo5H钢制锻件的热处理工艺流程图，
以下实施例提供的热处理工艺均以图1所示的方法流程为基础。
实施例1
本发明提供一种21NiCrMo5H钢制锻件的热处理工艺，按照如下步骤进行：
S101：预热：将21NiCrMo5H的钢制锻件送入加热炉中，采用悬挂加热的方式加热至750
℃，悬挂加热时工件与工件之间，独立加热，互不干扰；
S102：保温：将所述预热好的钢制锻件继续升温至920℃进行保温，保温时间按每毫米
有效厚度保温0.5分钟计算，例如，当钢制锻件的厚度为10毫米时，保温时间为：100毫米*
0.5分钟=50分钟；
S103：快冷：将所述保温后的钢制锻件从加热炉中取出，快速冷却至650℃，冷却时间为
15秒，快速冷却过程中，工件与工件之间互不接触，独立冷却；
S104：空冷：将所述快冷后的钢制锻件在620℃条件下保温2小时，然后空冷至100℃。
实施例2
本发明提供一种21NiCrMo5H钢制锻件的热处理工艺，按照如下步骤进行：
S101：预热：将21NiCrMo5H的钢制锻件送入加热炉中，采用悬挂加热的方式加热至880
℃，悬挂加热时工件与工件之间，独立加热，互不干扰；
S102：保温：将所述预热好的钢制锻件继续升温至950℃进行保温，保温时间按每毫米
有效厚度保温1.2分钟计算，例如，当钢制锻件的厚度为10毫米时，保温时间为：100毫米*
1.2分钟=120分钟；
S103：快冷：将所述保温后的钢制锻件从加热炉中取出，快速冷却至720℃，冷却时间为
20秒，快速冷却过程中，工件与工件之间互不接触，独立冷却；
S104：空冷：将所述快冷后的钢制锻件在650℃条件下保温3小时，然后空冷至60℃。
实施例3
本发明提供一种21NiCrMo5H钢制锻件的热处理工艺，按照如下步骤进行：
S101：预热：将21NiCrMo5H的钢制锻件送入加热炉中，采用悬挂加热的方式加热至800
℃，悬挂加热时工件与工件之间，独立加热，互不干扰；
S102：保温：将所述预热好的钢制锻件继续升温至940℃进行保温，保温时间按每毫米
有效厚度保温1.0分钟计算，例如，当钢制锻件的厚度为10毫米时，保温时间为：100毫米*
1.0分钟=100分钟；
S103：快冷：将所述保温后的钢制锻件从加热炉中取出，快速冷却至680℃，冷却时间为
20秒，快速冷却过程中，工件与工件之间互不接触，独立冷却；
S104：空冷：将所述快冷后的钢制锻件在630℃条件下保温2.5小时，然后空冷至80℃。
对上述实施例1至实施例3的热处理方法得到的工件的性能进行测试，经测试，采
用本发明提供的热处理工艺处理后的21NiCrMo5H的钢制锻件，其金相、晶粒度均能达到质
量要求，为后续机加工、热处理等提供质量保证，采用本发明的热处理工艺处理的锻件经过
后续渗碳处理后，各项力学性能指标均能够满足JB/T6396《大型合金结构钢技术条件》的要
求。
参见图2至图4，本发明实施例还提供一种热处理装置，上述实施例1至实施例3所
述的热处理工艺均使用本发明实施例提供的热处理装置进行。
由图2可知，所述热处理装置包括加热炉1、急冷室2和保温室3，所述加热炉1与所
述保温室3平行设置，且所述加热炉1与所述保温室3的内部结构相同，如图2所示，所述急冷
室2位于所述加热炉1和所述保温室3的一侧，所述加热炉1包括炉体11、所述炉体11内的顶
部设置有轨道12，所述轨道12上等间距固定有多个可沿轨道移动的小车13，每个所述小车
13上设有用于悬挂工件的吊钩14，所述炉体11的两端分别设置有进料门15和出料门16。
进一步，如图3所示，所述急冷室2包括箱体21，所述箱体21内的顶部设置有“S”形
轨道22，所述“S”形轨道22的两端分别与所述加热炉1内的轨道12和保温室3内的轨道12固
定连接，所述箱体21靠近所述加热炉1的一端设有进料口23，靠近所述保温室3的一端设有
出料口24，且所述箱体21的前端设有进风口25，后端设有出风口26，所述进风口25连接高压
风机，以使箱体21内通入高压空气。
本实施例中，所述加热炉1、急冷室2及保温室3内均可以设置红外测温仪，以对工
件的实时温度进行测量，所述急冷室2可与PC等设备连接，自动控制。
具体的，所述炉体包括内炉体和外炉体，所述内炉体和所述外炉体之间设置有保
温层；所述箱体包括内箱体和外箱体，所述内箱体和所述外箱体之间设置有保温层。
使用时，操作人员在进料门15外侧的外侧将工件分别悬挂于每个吊钩14上，然后
工件随着小车13在轨道12上移动，并通过进料门15进入炉体11的内部，处于悬挂状态的工
件在炉体11内进行均匀加热，并在加热到预定温度后保温预定的时间，然后依次通过出料
门16及急冷室2的进料门23进入急冷室2的箱体21内，并在“S”形轨道22上继续移动，在此过
程中，进风口25通过高压风机鼓入高压空气，并与水雾合理配比，对“S”形轨道22上悬挂的
工件进行快速冷却，由于工件沿着“S”形轨道22不时的改变前进方向，从而可以间接的改变
工件在箱体21内受到的高压水雾份方向，使工件各个方向以均匀的速度快速冷却，从而得
到阻止均匀的结构；快速冷却结束后，工件依次通过急冷室2的出料门24和保温室3的进料
门，进入保温室3进行保温，保温室3内预先设置好需要保温的温度，保温完成后，使工件随
着小车13从保温室3的出料门移出，再空冷至预定温度。
当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本发明未经描述的技术特征可以通过或
采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例及附图仅用于说明本发明的技术方案并非
是对本发明的限制，参照优选的实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人
员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加
或替换都不脱离本发明的宗旨，也应属于本发明的权利要求保护范围。