[發明專利]鉻錳硅系低合金結構鋼熱處理上貝氏體淬火強化工藝

有效

• 申請號: 200910191929.6
• 申請日: 2009-12-15
• 公開（公告）號: CN101724736A
• 公開（公告）日: 2010-06-09
• 發明（設計）人: 付在再
• 申請（專利權）人: 重慶長安工業(集團)有限責任公司
• 主分類號: C21D1/20
• 分類號: C21D1/20
• 代理公司: 重慶華科專利事務所 50123
• 代理人: 康海燕

技術領域

本發明涉及鋼鐵材料低合金結構鋼的熱處理技術。

背景技術

鋼鐵材料30CrMnSiA、35CrMnSiA、20CrMnSiA、25CrMnSiA等鉻錳硅系鋼種目前傳統的熱處理強化工藝方法是：首先將鉻錳硅系鋼通過熱處理加熱設備升溫加熱，一般加熱至880℃±10℃保溫一段時間，鉻錳硅系鋼在880℃下發生奧氏體晶粒形核、長大，最后完全轉變為奧氏體晶粒，隨著保溫時間的推移，奧氏體晶粒內合金元素得到均勻化，奧氏體晶粒長大。在隨后的常規熱處理淬火工藝方法有兩種：第一種是介質冷卻淬火，介質一般是熱處理淬火油或水，以及一些有機淬火介質。奧氏體化后的鉻錳硅系鋼經介質淬火冷卻后，奧氏體直接轉變為馬氏體。材料得到強化，再按照對材料的硬度、機械性能要求選擇不同的回火溫度和回火時間進行回火處理。第二種是下貝氏體等溫淬火，奧氏體化后的鉻錳硅系鋼，在溫度為160℃至280℃之間的某一溫度段，在等溫硝鹽槽中冷卻并保溫一段時間后得到一定量的下貝氏體組織，隨后出槽水冷或空冷得到淬火馬氏體、下貝氏體、殘余奧氏體的混合組織，再根據材料的硬度和機械性能要求進行回火溫度和回火時間的選擇并完成回火處理。以上兩種常規的鉻錳硅系鋼種淬火工藝對沖擊韌性的提高有限，也是目前最常見的淬火工藝強化方法。

發明內容

為了進一步大幅度提高鉻錳硅系鋼種的沖擊韌性，同時也維持高的抗拉伸強度和屈服強度。本發明提出一種全新的鉻錳硅系低合金結構鋼上貝氏體淬火強化工藝方法，該工藝方法是在鉻錳硅系鋼種材料奧氏體化后，奧氏體向馬氏體轉變前，在某一等溫溫度段孕育生核生成的上貝氏體，上貝氏體呈細片狀，形成一片上貝氏體，一片奧氏體，又一片上貝氏體，又一片奧氏體，交替排列而組成的雙相組織，等溫結束后，一片一片的奧氏體區域發生奧氏體向馬氏體轉變，得到馬氏體和上貝氏體復相組織。

本發明解決其技術問題所采用的技術工藝方案是：

將材料為30CrMnSiA、35CrMnSiA、20CrMnSiA、25CrMnSiA等鉻錳硅系鋼種制成的零件通過熱處理加熱設備(如鹽浴爐、箱式電阻爐、真空爐等)升溫至880℃，根據零件最大截面積大小保溫一定時間后，將零件迅速淬入溫度為360℃±10℃硝鹽槽中，保溫60分鐘結束后，又將零件從硝鹽槽中取出，快速轉移至水中淬火冷卻，冷卻時間視零件大小、厚薄而定，一般小而薄的零件水中冷卻1-2分鐘，形狀大而厚的零件水中冷卻達2-5分鐘，然后，將零件放入硝鹽回火爐中(或井式電阻爐、真空回火爐等)回火，回火溫度視零件所需要的硬度而決定，一般采用中溫回火，即回火溫度在360℃～420℃范圍內，回火保溫時間為60分鐘至90分鐘。零件回火結束后采用水冷，冷卻時間2-5分鐘，整個上貝氏體淬火強化工藝結束。