[其他]結(jié)構(gòu)鋼的強(qiáng)韌化熱處理工藝

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 101985000000648
• 申請(qǐng)日: 1985-04-01
• 公開（公告）號(hào): CN85100648B
• 公開（公告）日: 1987-10-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝綿全
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 鞍山鋼鐵公司
• 代理公司: 鞍山科匯專利事務(wù)所
• 代理人: 劉東興

本發(fā)明的工藝特點(diǎn)是使原始組織為鐵素體和珠光體水淬結(jié)構(gòu)鋼先加熱到Ａ_c3以上２０－３０℃淬火后，再加熱到Ａ_c3以下１０－５０℃淬火。

本發(fā)明屬于結(jié)構(gòu)鋼的熱處理工藝。

目前結(jié)構(gòu)鋼材和鋼制機(jī)械零件的強(qiáng)韌化熱處理工藝，大多沿用傳統(tǒng)的淬火后高溫回火工藝。因?yàn)楦邷鼗鼗饟p失了馬氏體的強(qiáng)化效果，而使結(jié)構(gòu)鋼的潛在性能未能充分利用。

近年來試圖直接利用馬氏體強(qiáng)化效果的努力，使雙相鋼和復(fù)相熱處理（包括亞溫淬火）工藝先后出現(xiàn)。前者馬氏體的相對(duì)含量?jī)H在20%以下，后者也正處于探索階段，尚未發(fā)現(xiàn)明確的工藝及效果。

本發(fā)明利用裂紋擴(kuò)展理論的觀點(diǎn)，提出用韌化相（鐵素體）包圍強(qiáng)化相（馬氏體）的“相中相”分布關(guān)系來引導(dǎo)裂紋沿著相界面擴(kuò)展為封閉裂紋，要繼續(xù)擴(kuò)展就必須穿越韌化相而消耗比沿相界面繞過韌化相較大的能量才能斷裂，斷裂阻力取決于韌化相本身抗裂紋的擴(kuò)展能力，從而可以更有效地提高鋼的韌性。

基于上述設(shè)想所設(shè)計(jì)的強(qiáng)韌化熱處理工藝，其特征在于使原始組織為鐵素體和珠光體的結(jié)構(gòu)鋼件，先經(jīng)完全奧氏體化加熱至A_c3以上20-30℃（必要時(shí)可提高至過熱溫度以下的任一溫度）淬火后，用不完全奧氏體化再加熱至A_c3以下10-50℃淬火來代替高溫回火。可以得到一種含馬氏體量達(dá)50-90%的雙相（鐵素體+馬氏體）顯微組織代替?zhèn)鹘y(tǒng)的索氏體組織。

下面，用附圖和表對(duì)本發(fā)明工藝作進(jìn)一步解釋：

圖1是“相中相”（韌化相1中的強(qiáng)化相相2）的分布關(guān)系促成封閉裂紋原理示意圖;

圖2是鐵素體包圍著馬氏體的金相組織照片;

圖3是鐵素體和馬氏體的TEM照片;

圖4是韌窩狀斷口的SEM照片;

圖5是封閉裂紋（黑色部分）的SEM照片;

圖6是鍍鎳斷口對(duì)應(yīng)顯微組織的SEM照片。

附表是16Mn鋼在新工藝和傳統(tǒng)工藝下的力學(xué)性能對(duì)比。

本研究對(duì)16Mn鋼采用新工藝實(shí)現(xiàn)了圖1的設(shè)想，獲得了如圖2、圖3的顯微組織，達(dá)到了附表中所示的顯著提高可用強(qiáng)度的目的。并且取得了如圖4、圖5、圖6的斷口及其對(duì)應(yīng)顯微組織照片，從而證實(shí)了圖1設(shè)想的正確性及附表中性能的可靠性。

附表

按本發(fā)明的強(qiáng)韌化熱處理工藝所設(shè)計(jì)的強(qiáng)韌化中頻感應(yīng)熱處理設(shè)備如圖7所示。中頻感應(yīng)熱處理設(shè)備是由加熱爐和淬火裝置構(gòu)成，其特點(diǎn)是在上述淬火裝置后面還包括有再加熱爐和淬火裝置。而且上述設(shè)備中的加熱爐和再加熱爐之間可以構(gòu)成同步溫差感應(yīng)電爐而共用一套可控硅中頻感應(yīng)電源。上述兩組加熱電爐的溫度相差80～100℃。

采用上述設(shè)備實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的工藝作法如下：

工件在水平傳動(dòng)架1上與感應(yīng)電爐作相對(duì)地單向旋轉(zhuǎn)和移動(dòng)，使工件先經(jīng)感應(yīng)加熱電爐2加熱到完全奧氏體化溫度A_c3以上20～30℃（必要時(shí)可提高到過熱溫度以下任一溫度），隨后進(jìn)入第一套噴水淬火裝置3淬火至200℃左右（此溫度起防淬裂和促干燥的作用），再進(jìn)入再加熱感應(yīng)電爐4加熱至A_c3以下10～50℃后，進(jìn)入第二套噴水淬火裝置5淬火至200℃左右，全過程可以同時(shí)在同一長(zhǎng)工件上依次連續(xù)進(jìn)行。通過自動(dòng)控溫系統(tǒng)6和中頻感應(yīng)電源7調(diào)整和控制再加熱感應(yīng)電爐的加熱溫度來控制結(jié)構(gòu)鋼的綜合力學(xué)性能。

近期開發(fā)的利用軋制余熱直接淬火的在線強(qiáng)韌化熱處理生產(chǎn)線，也是沿用傳統(tǒng)的淬火和高溫回火工藝，由均整機(jī)后淬火裝置和高溫回火爐聯(lián)合構(gòu)成。

而按本發(fā)明的強(qiáng)韌化熱處理工藝所設(shè)計(jì)的在線強(qiáng)韌化生產(chǎn)線，以φ140自動(dòng)軋管機(jī)組熱軋生產(chǎn)線（圖8）為例，由均整機(jī)后淬火裝置和再加熱爐構(gòu)成，其特征在于在上述裝置后還包括有一個(gè)機(jī)械化淬火槽。