[發(fā)明專(zhuān)利]一種鋼材的強(qiáng)化熱處理試驗(yàn)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310705112.2
• 申請(qǐng)日: 2013-12-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103643012A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 金寶安;胡學(xué)文;王瑩;王小燕;王海波;李忠義;章海
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 馬鋼（集團(tuán)）控股有限公司;馬鞍山鋼鐵股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C21D6/00
• 分類(lèi)號(hào): C21D6/00;C21D1/18
• 代理公司: 蕪湖安匯知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 34107
• 代理人: 張小虹

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金屬熱處理，主要用于利用強(qiáng)化熱處理方式優(yōu)化鋼材中金相組織，以提高、改善低碳鋼鋼材的力學(xué)性能，具體涉及一種提高、改善低碳鋼鋼種的力學(xué)性能的強(qiáng)化熱處理試驗(yàn)工藝。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的強(qiáng)化性能熱處理工藝一般只針對(duì)于中、高碳鋼，因?yàn)榇虽摲N的碳含量有利于鋼材中強(qiáng)化金相組織的出現(xiàn)。

長(zhǎng)期以來(lái)低碳結(jié)構(gòu)鋼一直被認(rèn)為淬透性低，淬火時(shí)得不到馬氏體，或是馬氏體含量較少，熱處理不會(huì)有強(qiáng)化效果，添加提高淬透性的合金含量雖然可以提高其淬透性，但是在成本上有所提升。

經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)室工藝研究表明，低碳鋼通過(guò)適當(dāng)?shù)臒崽幚砉に囀强梢詮?qiáng)化的，也可以得到淬火馬氏體，再利用適當(dāng)?shù)暮罄m(xù)熱處理工藝促使馬氏體組織轉(zhuǎn)變，利用這部分馬氏體轉(zhuǎn)變的組織改善、提高鋼種的力學(xué)性能。

經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)室工藝研究表明，低碳鋼通過(guò)適當(dāng)?shù)臒崽幚砉に囀沁_(dá)到強(qiáng)化其性能的作用，也可以得到淬火馬氏體，因而其綜合機(jī)械性能也得到了相應(yīng)的提高。

淬火階段低碳鋼種會(huì)出現(xiàn)的少量馬氏體組織，在回火階段利用控制回火溫度、保溫時(shí)間的方式促使馬氏體組織向不同的組織類(lèi)型轉(zhuǎn)變，從而得到最試驗(yàn)者想要的組織類(lèi)型，反應(yīng)在力學(xué)性能上可以調(diào)整、控制鋼種的強(qiáng)度與塑韌性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種提高、改善低碳鋼鋼種的力學(xué)性能的強(qiáng)化熱處理試驗(yàn)方法，通過(guò)使用適當(dāng)?shù)膹?qiáng)化熱處理工藝優(yōu)化低碳鋼鋼種中金相組織，以提高、改善低碳鋼鋼種的力學(xué)性能，可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的升級(jí)，提高鋼種的附加值，有一定的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

具體技術(shù)方案如下：

一種鋼材的強(qiáng)化熱處理試驗(yàn)方法，包括如下步驟：

（1）加熱淬火階段：

（1-1）將鋼材加熱到高于完全奧氏體化（Ac3）30℃的溫度保溫一段時(shí)間，使得材料完全奧氏體化；

（1-2）利用水冷使其快速冷卻；

（2）回火保溫處理：在完成淬火處理后，對(duì)其進(jìn)行二次熱處理。

進(jìn)一步地，步驟（1-2）中平均冷卻速率≥160℃/S，保證冷卻后組織中含有部分馬氏體組織。

進(jìn)一步地，所述鋼材為低碳鋼鋼種，步驟（2）中利用前期淬火中產(chǎn)生的部分馬氏體的組織轉(zhuǎn)變來(lái)達(dá)到改善力學(xué)性能的作用。

進(jìn)一步地，進(jìn)一步包括步驟：（3）根據(jù)需要得到的最終力學(xué)性能來(lái)設(shè)定不同的回火階段工藝參數(shù)。

進(jìn)一步地，步驟（1-1）中利用熱成像儀或熱模擬軟件計(jì)算材料完全熱透所需要的時(shí)間。

進(jìn)一步地，步驟（1-2）后還包括步驟：（1-3）金相制備進(jìn)行組織觀察，觀察在淬火后金相組織中馬氏體含量情況。

進(jìn)一步地，步驟（1-3）后還包括步驟：（1-4）根據(jù)生成馬氏體組織含量的多少來(lái)確定最佳的加熱溫度T1，最佳的溫度為淬火后組織中生成較多的馬氏體的溫度。

進(jìn)一步地，步驟（2）中進(jìn)一步包括如下步驟：

（2-1）制定不同的回火溫度；

（2-2）當(dāng)溫度加熱到回火溫度T2時(shí)，分別保溫一段時(shí)間確保材料熱透，溫度均勻；

（2-3）回火后空冷，進(jìn)行金相制備；

（2-4）進(jìn)行組織觀察，觀察組織中淬火馬氏體組織的轉(zhuǎn)變狀態(tài)，使不同的最終組織形態(tài)與這組織轉(zhuǎn)變的回火溫度一一對(duì)應(yīng)。

進(jìn)一步地，步驟（3）中根據(jù)確定的淬火溫度T1，回火溫度T2與組織、力學(xué)性能的對(duì)應(yīng)情況，根據(jù)最佳的性能結(jié)果確定其工藝參數(shù)。

進(jìn)一步地，步驟（2-2）中回火的保溫時(shí)間采用熱成像儀或是熱模擬軟件計(jì)算。

與目前現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過(guò)強(qiáng)化熱處理，使得低碳鋼組織中出現(xiàn)了強(qiáng)化性能所需要的金相組織，有效的達(dá)到了改善、強(qiáng)化低碳鋼種力學(xué)性能的作用，一定程度上實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品性能的升級(jí)，有一定的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。通過(guò)以上的強(qiáng)化熱處理工藝，使得組織中出現(xiàn)了類(lèi)似馬氏體等強(qiáng)化組織，強(qiáng)度平均提升約90MPa，延伸率也有2—4%的提升，硬度值也有少許提升。

附圖說(shuō)明

圖1為熱處理后試樣厚度方向金相組織

（a）邊部?????（b）四分之一????（c）心部

圖2為試驗(yàn)工藝曲線

具體實(shí)施方式

下面根據(jù)附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，其為本發(fā)明多種實(shí)施方式中的一種優(yōu)選實(shí)施例。

低碳鋼強(qiáng)化熱處理工藝分為分別是淬火、回火兩個(gè)階段，這兩個(gè)階段分別需要特定的試驗(yàn)來(lái)確定加熱溫度、保溫時(shí)間、冷卻速度這三個(gè)工藝參數(shù)，而這三種工藝參數(shù)最佳有效的結(jié)合也需要一個(gè)交叉試驗(yàn)來(lái)確定。