2008年5月4日，上海热处理厂有限公司接到中华人民共和国国家知识产权局书面通知，正式受理我司提交的“20CrMnMo节能渗碳淬火复合热处理新工艺”专利申请，专利申请号:200810036905.9。
    技术领域
    本发明涉及一种热处理工艺，特别涉及20CrMnMo渗碳淬火工艺。
    背景技术
    传统的渗碳淬火主要有以下几种：
    1.渗碳后降温至淬火温度，经保温后直接淬火，采用此方法使材料晶粒粗大，脆性大，工件组织应力大，只能适用承载强度较小的小模数齿轮。    2.渗碳后直接出炉空冷或出炉后进缓冷坑冷到室温，再进炉加热淬火。由于20CrMnMo材料特性，对渗碳后冷却速度有严格要求，否则由于冷却时，零件表层组织和次表层组织转变非同时性，工件表面会产生较大的拉应力，容易发生开裂。可是渗碳后的冷却速度却难以控制。
    3.质量要求高的深层渗碳零件为了同时保证表面渗碳层组织和心部组织的质量指标，也可采用二次淬火方法，但这样不仅热处理应力大，工件变形开裂危险大大增加。
    4.20CrMnMo渗碳后炉冷至550℃，再出炉空冷至室温，并重新进炉加热至830－850℃保温淬火，然后回火。这样的工艺存在三个缺点：
    （一）因为炉外冷却温度越低对避免工件表面氧化脱碳越有利，但温度越低，降温速度越慢，从600℃降温到550℃约需8小时由于出炉冷时间长，而且重新升温也需要一定的时间，由于工件淬火加热进炉后，先要通入渗碳剂使加热炉达到一定渗碳气氛，以免工件在淬火加热时表面脱碳，影响使用寿命。在炉里建立所需要的碳势也需要一定的时间，传统工艺具有生产周期比较长的缺点，在目前节约能源、降低能耗的环境下，市场迫切需求能综合生产周期，节能降耗的市场需求。
    （二）生产周期长，降低了生产效率。
    （三）传统的工艺技术是先炉冷至550℃，再出炉空冷至室温，出炉后工件与空气接触的范围增加，工件表面很容易氧化脱碳。    为了解决上述技术问题，有必要新开发一种新的20CrMnMo渗碳热处理工艺。
    发明内容
    本发明所要解决的技术问题是，针对常规20CrMnMo渗碳热处理工艺周期长、能耗高，易被氧化的缺点，提供一种20CrMnMo渗碳复合热处理工艺，既缩短了工艺时间，提高生产效率，又节约能耗。
    为了解决上述技术问题，本发明采用下列技术方案：
    一种20CrMnMo节能渗碳复合热处理工艺，按照下列步骤进行：
    一、根据工件技术选择合适的工艺参数进行渗碳；
    二、工件随炉缓慢降温，渗层表面逐步析出少量细网渗碳体，降温至一定温度，炉内等温一段时间；
    三、升温至820－840℃保温，出炉淬火，使奥氏体转变为马氏体；其中，淬火加热阶段，珠光体转变成奥氏体，渗层部分碳化物深入奥氏体，保证了淬火后马氏体的高硬度和强度；
    四、进行回火处理。回火阶段，经过200℃－240℃阶段回火，淬火马氏体转变成回火马氏体。同时，表面残余奥氏体分解为马氏体，满足了齿轮表面高硬度心部强韧性的技术条件，消除了热处理应力。
    在第一步骤中，所述的渗碳温度为920℃—940℃，比如，可以为920℃、925℃、930℃、930℃、935℃或940℃。
    所述的回火温度为200—240℃内的任一温度。
    所述的渗碳过程中通入渗碳剂，比如，甲醇或丙酮。当然也可以为其他渗碳剂。
    本发明的技术效果显著，具体体现为：
    (一)在渗碳后无需出炉冷却，工件仍然在炉内的碳势气氛中，以渗层深度2.5-2.8mm的20CrMnMo为例，本发明缩短渗碳热处理工艺周期20%，降低能耗约10%，同时还减少了渗碳剂的消耗，开拓了高效节能的渗碳热处理新途径。
    （二）本发明采用的热处理工艺减少了出炉环节，避免工件与空气接触，从而表面氧化脱碳倾向降低。
    （三）渗碳后淬火前的等温过程对渗碳层表面碳化物有球化作用，增加了加工产品的耐磨性，提高了产品的综合质量，大幅度提高加工零件的使用寿命。
    （四）能保证20CrMnMo的渗碳深度、硬度、金相组织，降低产品开裂倾向、可控性强。