本發明涉及一種熱處理技術領域的方法，具體是一種汽車零部件冷擠壓坯料的軟化方法。
背景技術：
隨著汽車工業的高速發展，國內外的冷擠壓工藝有了較大發展，這對于冷擠壓坯料的性能提出了新的要求。要求坯料塑性好，在低的單位積壓下易于流動，擠壓時不開裂，最終熱處理的芯部硬度等。一般認為，球化組織是獲得低單位壓應力的首要條件，因為這種組織的加工硬化率低，因而使鋼的冷積壓性能得到改善，國內外冷擠壓坯料大多是進行完全退火或球化退火。
冷擠壓坯料軟化是要保證冷擠壓工藝的順利進行，有利于減少最終熱處理后零件的變形，保證最終熱處理得到合理的硬度及金相組織。普遍采用的是球化退火工藝對冷擠壓坯料進行軟化處理，以達到使冷擠壓工藝順利進行的目的。通常工藝是坯料在Ac1溫度以上30～50℃范圍內保溫0.5～1.5小時，以15～25℃/h的冷卻速度冷卻至Ar1±20℃，保溫2.5～3.5小時；再加熱至Ac1溫度以上30～50℃范圍內保溫0.5～1.5小時，以15～25℃/h的冷卻速度冷卻至Ar1±20℃，保溫2.5～3.5小時后隨爐冷至室溫出爐。此工藝能夠達到冷擠壓塑形變性的工藝要求，但工藝周期長，生產效率低，特別是對汽車行業常用的Mn-Cr系滲碳鋼在最終滲碳淬火回火后心部硬度偏低，不適合使用此工藝。
技術實現要素：
本發明針對現有技術中地不足和缺陷，提供一種汽車零部件冷擠壓坯料的軟化方法，使其解決最終熱處理心部硬度低，生產周期長，效率低的問題，降低成本，利于大批量的工業化生產。
本發明是通過以下技術方案實現的，本發明采用等溫正火工藝對熱扎狀態的冷擠壓坯料進行軟化，具體為：首先落料，將熱軋圓鋼割成所需規格的坯料；其次加料，將坯料擺放至生產線的料架上；接著對坯料進行等溫正火處理，即對坯料進行整體軟化使組織轉變充分、硬度均勻；再通過鋼球進行表面拋丸處理，祛除氧化皮；然后進行磷皂化處理，即對坯料進行表面軟化處理；最后將坯料擠壓成型，并利用超聲波探傷儀對冷擠壓產品進行探傷。
所述的落料，是指：根據冷擠壓產品的需要，將熱軋狀態的圓鋼切割成需要的長度，并考慮后道工序的火耗問題，一般取1～2％的火耗。
所述的加料，是指：根據坯料的具體形狀確定加料方式及坯料的擺放方式，基本原則一是有利于熱傳導二是考慮坯料(特別是細長的坯料)的彎曲變形問題。建議細長件豎直擺放。
所述的等溫正火處理分為：加熱保溫、冷卻、等溫保溫三個階段，具體如下：
(1)加熱保溫
坯料加熱至奧氏體化溫度以上，保溫使坯料完成奧氏體化的過程。該過程包括升溫過程、奧氏體形成(包括成核及長大)、殘留碳化物溶解、奧氏體成分均勻化四個過程。
a、升溫過程
因在一定的加熱速度范圍內，臨界點隨加熱速度增加而升高；快速連續加熱時形成的奧氏體成分布均勻性增大。所以，加熱升溫速度不易過大，建議加熱速度為1.2～1.8min/mm。
b、奧氏體形成過程
當坯料加熱至奧氏體化溫度后，奧氏體晶核便在鐵素體和滲碳體相界面出形成，并不斷的通過鐵素體與奧氏體之間的點陣重構，滲碳體的溶解和碳在奧氏體中的擴散實現奧氏體晶粒的不斷長大。
c、殘留碳化物溶解
由于是連續加熱(或者過熱度愈大)，坯料中殘留的碳化物數量愈多，只有繼續保溫，殘留碳化物才能逐漸溶解。此過程是必需的，工藝設定時一定要考慮。
d、奧氏體成分均勻化
珠光體轉變為奧氏體時，在殘留滲碳體剛剛完全融入奧氏體的情況下，碳在奧氏體內的分布式不均勻的，會影響坯料軟化硬度的均勻性，組織的均勻性，坯料的塑形變形能力下降，不利于冷擠壓成形。因此，軟化工藝必須考慮奧氏體成分均勻化的過程，一般在奧氏體化溫度保溫0.5～1.5小時。
對于上述b、c、d，加熱保溫時間要足夠，即保溫時間足夠使材料完全奧氏體化、并得到均勻化。加熱保溫時間要根據不同的材料特性而定，汽車行業常用的Mn-Cr系低碳鋼，加熱溫度為930±25℃，加熱保溫時間一般為2～3小時。
(2)冷卻
以小于臨界冷卻速度(不同的材料臨界冷卻速度不同，根據材料成分和性能而定，此數據可從鋼材手冊中查取或通過試驗獲取)冷卻，使坯料從奧氏體化溫度冷卻至珠光體轉變溫度區間，并伴隨著組織轉變(奧氏體——珠光體)，坯料的硬度基本上是在此過程形成的。因此，對不同化學成分的坯料，選擇合適的冷卻方式是至關重要的，速度不易過大，一般不大于40℃/min，冷卻終了溫度一般冷卻至珠光體轉變問題區間偏上一點。
(3)等溫保溫過程
坯料在冷卻過程中只有少部分組織轉變，大部分組織轉變主要是在過程完成的，即奧氏體——珠光體。此時的組織轉變是在一定的溫度區間內進行的，這樣珠光體的層間距相等，晶粒大小一致，組織成分均勻，機械性能均勻，利于塑性變形。等溫溫度、時間確定的依據是坯料的自身所決定的，汽車行業常用的Mn-Cr系低碳鋼，等溫溫度為625±35℃，等溫時間一般為1.5～2小時。總的原則是使組織轉變充分，硬度均勻。
所述的拋丸，是指：等溫正火后，通過Φ1.0mm的鋼球進行物理祛除氧化皮處理，選用小鋼砂的拋丸處理，有兩個好處：一是順利的祛除氧化皮，二是使坯料表面產生壓應力，使坯料表面組織致密些。
所述的磷皂化，是指：坯料的軟化工序，使用的也是專用的生產線，與等溫正火不同的是等溫正火是對坯料進行的整體軟化，而磷皂化是對坯料進行的表面軟化處理。在坯料表面形成一層特殊的潤滑支承層(磷酸鹽處理層)，以減小冷擠壓過程中坯料與模具之間的摩擦系數，即減小坯料與模具之間的成形阻力(摩擦力)，提高模具的使用壽命，利于坯料成形，避免拉傷產品或模具表面及避免使產品表面形成嚴重的魚鱗狀裂紋。
所述的擠壓成型，是指：利用壓機坯料在模具中成型的過程。
所述的探傷，是指：對冷擠壓產品進行無損檢驗的過程，此過程主要是檢驗產品是否有內在質量缺陷，如內部顯微裂紋等。
冷擠壓坯料的軟化工藝的原則：一是滿足冷擠壓工藝的需要，包括后道工序的需求，二是要低成本。與傳統的退火(球化退火)工藝相比，本發明采用等溫正火工藝對熱扎狀態的冷擠壓坯料進行軟化，突破了傳統的退火工藝方法，完全能夠達到冷擠壓對坯料塑性變形要求，塑性變形好、無開裂，并且解決了低碳合金滲碳鋼淬火后零件芯部硬度低的難題(有些冷擠壓零件采用球化退火工藝軟化，則在滲碳淬火后其芯部硬度達不到技術要求)。
具體實施方式
結合本發明的內容提供以下實施例予以說明：
實施例1
采用本發明對20MnCr5材料的冷擠壓的變速器輸出軸就采用了等溫正火工藝對其進行了坯料的軟化處理，具體過程及結果如下：
對Φ38的20MnCr5圓鋼按工藝要求利用鋸床落料，豎直擺放至等溫正火生產線的料架上，利用等溫正火先加熱至930℃，保溫2.5小時，控制空冷至620℃保溫1.5小時，出爐空冷。得到的坯料硬度為160～165HB，金相組織為均勻的珠光體；在拋丸機上進行表面祛除氧化皮處理；利用磷皂化生產線進行磷皂化處理，磷化液溫度控制在95±5℃范圍內，磷化時間為20分鐘左右，水洗后進行8分鐘的皂化處理，最后進行坯料的烘干處理；在四柱壓力機上進行冷擠壓成形處理后進行全數無損探傷沒有發現顯微裂紋，全部合格。
在對最終滲碳淬火的跟蹤結果為，心部硬度481～492Hv30，達到了技術要求；而使用球化退火軟化工藝，其最終滲碳淬火后心部硬度為369～374Hv30，低于技術要求。而且等溫正火工藝的生產周期約為4～6個小時，與球化退火的生產周期10～20小時，相比生產效率提高了2.5～5倍，有利于工業化大生產。
此外，還對16MnCr5、20MnCr5、20CrMnTi、20CrMoH等材料進行了冷擠壓軟化處理，數年來批產數百萬件，得到了良好的效果。
實施例2
采用本發明對16MnCr5材料的冷擠壓的變速器輸入軸就采用了等溫正火工藝對其進行了坯料的軟化處理，具體過程及結果如下：
對Φ38的16MnCr5圓鋼按工藝要求利用鋸床落料，豎直擺放至等溫正火生產線的料架上，利用等溫正火先加熱至950℃，保溫1.5小時，控制空冷至590℃保溫2小時，出爐空冷。得到的坯料硬度為165～170HB，金相組織為均勻的珠光體；在拋丸機上進行表面祛除氧化皮處理；利用磷皂化生產線進行磷皂化處理，磷化液溫度控制在90℃范圍內，磷化時間為20分鐘左右，水洗后進行5分鐘的皂化處理，最后進行坯料的烘干處理；在四柱壓力機上進行冷擠壓成形處理后進行全數無損探傷沒有發現顯微裂紋，全部合格；最終滲碳淬火硬度(包括心部硬度)達到了技術要求。
實施例3
采用本發明對20CrMoH材料的冷擠壓的變速器輸出軸就采用了等溫正火工藝對其進行了坯料的軟化處理，具體過程及結果如下：
對Φ43的20CrMoH圓鋼按工藝要求利用鋸床落料，豎直擺放至等溫正火生產線的料架上，利用等溫正火先加熱至905℃，保溫2小時，控制空冷至660℃保溫2小時，出爐空冷。得到的坯料硬度為160～165HB，金相組織為均勻的珠光體；在拋丸機上進行表面祛除氧化皮處理；利用磷皂化生產線進行磷皂化處理，磷化液溫度控制在95±5℃范圍內，磷化時間為20分鐘左右，水洗后進行10分鐘的皂化處理，最后進行坯料的烘干處理；在四柱壓力機上進行冷擠壓成形處理后進行全數無損探傷沒有發現顯微裂紋，全部合格；最終滲碳淬火硬度(包括心部硬度)達到了技術要求。