[發明專利]一種高韌性微合金化非調質鋼鍛件的制造工藝

無效

• 申請號: 201110000809.0
• 申請日: 2011-01-05
• 公開（公告）號: CN102586559A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 趙秀明;蔡璐;王章忠;惠衛軍
• 申請（專利權）人: 南京工程學院;惠衛軍
• 主分類號: C21D8/00
• 分類號: C21D8/00
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 姚姣陽

技術領域

本發明涉及一種鍛件的制造工藝，具體的說是一種高韌性微合金化非調質鋼鍛件的制造工藝。

背景技術

微合金化非調質鋼以中碳含釩微合金鋼研究較早、應用較廣，由于在軋、鍛冷卻過程中這類鋼可以析出大量微細彌散分布的合金碳氮化合物，并發生沉淀強化，而獲得相當于調質鋼經調質處理后的綜合力學性能，省去了調質處理工序，節省了能源和成本，已廣泛應用于石油、汽車、機械等行業。這類非調質鋼經鍛造并控制冷卻后得到鐵素體＋珠光體組織，強度水平可達到800～1000MPa，沖擊韌性為20～50J/cm2，如38SiMnVS是其中最典型的中碳含釩微合金鋼，國內外普遍用來制造發動機連桿等零件。但在其鍛造后控制冷卻的過程中，基本上采用的是連續冷卻方式，如分階段進行風冷、空冷和緩冷等，在此過程中由于先共析鐵素體在原奧氏體晶界以網狀形式析出，使其韌性較差，使用范圍受到很大限制，連續冷卻不當時還會出現某些異常組織，使零部件性能進一步惡化。

經申請人檢索，申請號為：200310111656.2，專利名稱為“非調質鋼發動機曲軸鍛造后冷卻方法”的中國專利提出的控冷方法為：首先在自然空冷區內快速冷卻至600℃左右，進入保溫緩冷區實現保溫緩冷，至450℃-500℃時從裝置中取出。此專利請的冷卻方法存在的缺點是：在自然空冷區內快速冷卻至600℃左右的過程中，因對冷卻速度沒有明確要求，當冷卻速度不夠時，會在鋼的CCT曲線中先共析鐵素體的析出范圍內沿原奧氏體晶界析出網狀先共析鐵素體，由此使材料韌性變差。

申請號為：200910116289.2，專利名稱為“一種微合金非調質鋼及其控鍛——控冷的工藝方法”?的中國專利提出的控冷方法為：鍛后控冷入爐時的溫度為640℃；鍛后控冷出爐時的溫度為520℃。此專利的冷卻方法存在的缺點是：鍛后控冷入爐到出爐的時間較短（小于13?min），并且在此過程中及隨后的冷卻過程中均是連續冷卻（大于9℃/min），對于某些過冷奧氏體穩定性較好的非調質鋼會出現貝氏體組織，由此使材料韌性變差。

申請號為：200910116288.8，專利名稱為“中高碳微合金非調質鋼及其控鍛——控冷的工藝方法”?的中國專利提出的控冷方法為：鍛后控冷入爐時的溫度為884℃；鍛后控冷出爐時的溫度為552℃。此申請的冷卻方法存在的缺點是：鍛件在884℃至552℃的爐內冷卻時，冷卻速度相對較慢（小于1.4℃/s）,容易在鋼的CCT曲線中先共析鐵素體的析出范圍內沿原奧氏體晶界析出網狀先共析鐵素體，由此使材料韌性變差。另外，該控冷方法在鍛后控冷入爐到出爐的時間較短（小于13?min），并且在此過程中及隨后的冷卻過程中均是連續冷卻（大于9℃/min），對于某些過冷奧氏體穩定性較好的非調質鋼會出現貝氏體組織，也使材料韌性變差。

因此，需要對非調質鋼鍛件的鍛造及控制冷卻工藝進行研究優化，消除或避免先共析鐵素體在原奧氏體晶界以網狀形式的析出和貝氏體組織的出現，并獲得更多的晶內鐵素體，在保證得到較高強度水平下，進一步提高零部件的沖擊韌性。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：針對以上現有技術存在的缺點，提出一種高韌性微合金化非調質鋼鍛件的制造工藝，可以消除或避免了先共析鐵素體在原奧氏體晶界以網狀形式的析出和貝氏體組織的出現，并獲得更多的晶內鐵素體，改善零部件的韌塑性。

本發明解決以上技術問題的技術方案是：

一種高韌性微合金化非調質鋼鍛件的制造工藝，

包括的工序有：下料→感應加熱→預鍛→終鍛→切邊→第一控制冷卻→入爐保溫→第二控制冷卻→噴丸→磁力探傷→機加工；

在第一控制冷卻工序中，工件在切邊后立即分散置于以一定速度移動的傳輸帶上，在強制吹風或噴灑水霧的冷卻條件下，以2.0℃/s～50.0℃/s的冷卻速度（即接近或大于鋼的CCT（或TTT）曲線中的臨界冷卻速度）冷至520℃～650℃之間的某一溫度入爐保溫；在入爐保溫工序和第二控制冷卻工序中，工件在上述溫度下入爐保溫15～60分鐘后以小于5℃/min的冷卻速度緩慢冷卻至室溫。

本申請采用2.0℃/s～50.0℃/s的冷卻速度（即接近或大于鋼的CCT（或TTT）曲線中的臨界冷卻速度）的主要作用是可以抑制先共析鐵素體在原奧氏體晶界以網狀形式的析出，同時使鍛造變形過程中儲存的形變能保存下來，并提高了相變過冷度，有利于隨后在520℃～650℃入爐等溫轉變過程中獲得細小的晶內鐵素體和細小的珠光體組織，以提高產品最終的韌性和保證強度。