[發明專利]一種厚大斷面低碳低合金鋼鑄鍛件的熱處理工藝

有效

• 申請號: 201410273812.3
• 申請日: 2014-06-19
• 公開（公告）號: CN104164548A
• 公開（公告）日: 2014-11-26
• 發明（設計）人: 蔣中華;王培;李殿中;李依依
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: C21D8/00
• 分類號: C21D8/00;C21D11/00;C21D6/00
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

技術領域

本發明屬于鋼鐵材料熱處理領域，特別是一種厚大斷面低碳低合金鋼(如：Cr-Mo鋼等)鑄鍛件的熱處理工藝。?

背景技術

低碳低合金Cr-Mo鋼由于具有較好強韌性以及優異抗氫脆性能、廣泛應用與大型加氫反應器，核電缸體以及某些對材料強度、低溫韌性以及耐高溫性能有一定要求的部件上。在傳統工業應用條件下，低碳低合金Cr-Mo鋼鑄鍛件的標準熱處理工藝為淬火+回火。淬火后得到下貝氏體或馬氏體組織，而后進行適當溫度的回火處理后，材料的強度和塑韌性能達到良好匹配。?

但隨著加氫裝置規模的不斷擴大和核電功率的不斷增大，低碳低合金Cr-Mo鋼鑄鍛件的尺寸和壁厚顯著增加，在實際制造熱處理過程中淬火冷卻能力不足，雖然在某些大型鍛件淬火時采用了高壓噴水冷卻方式來提高淬火冷卻速度，但其心部仍然難以淬透，同時容易引起鍛件嚴重變形甚至開裂。因此，厚大斷面(一般指斷面厚度為100～600mm)低碳低合金CrMo鋼鑄鍛件在淬火后心部容易得到以韌性較差的粒狀貝氏體為主的中溫轉變產物，嚴重影響了大型工件心部的低溫沖擊韌性。?

為了提高厚大斷面低碳低合金CrMo鋼鑄鍛件的心部性能，也有一些文獻報道，采用亞溫臨界熱處理工藝來提高材料的低溫沖擊韌性，由于亞臨界溫度奧氏體化，使得組織中含未溶鐵素體含量較高，不僅大大降低了材料的強度，而且大幅降低了材料的高溫持久性能，對于對材料高溫性能有特殊要求的部分鑄鍛件不適合使用。?

因此，如何通過簡單的熱處理工藝在不依靠冷速的條件下實現厚大斷面低合金CrMo鋼以及其他低碳低合金鋼心部強度和塑韌性的良好結合，對于厚大斷面低合金CrMo鋼以及其他低碳低合金鋼鑄鍛件的生產制造具有重要意義。?

發明內容

本發明的目的在于提供一種厚大斷面低碳低合金鋼鑄鍛件的熱處理工藝，在盡量不增加或者少量增加生產成本的前提下，不改變鑄、鍛件合金成分，僅通過改進熱處理工藝，來調整材料組織中各相性質，調節各相的總量、尺寸及分布，改善厚大斷面低碳低合金鋼(如：Cr-Mo鋼等)鑄鍛件心部組織，進而使大型鑄鍛件的強度和塑韌性均得到有效提高。?

本發明的技術方案是：?

一種厚大斷面低碳低合金鋼鑄鍛件的熱處理工藝，該工藝包括以下步驟：?

(1)將厚大斷面低碳低合金鋼鑄鍛件在Ac3以上40℃～100℃范圍內進行淬火處理，保溫按壁厚每增加25mm保溫時間延長0.5～1小時計算；?

(2)淬火完成后，進行Ac1以下50℃～90℃溫度的退火處理，保溫按壁厚每增加25mm保溫時間延長0.5～2小時計算，保溫結束后以空冷或爐冷方式冷卻；?

(3)退火完成后，進行Ac3±25℃溫度范圍內的中間熱處理，保溫按壁厚每增加25mm保溫時間延長0.5～1小時計算；?

(4)中間熱處理后，進行Ac1以下60℃～110℃溫度范圍內的回火處理，保溫按壁厚每增加25mm保溫時間延長1～2小時計算。?

所述的厚大斷面低碳低合金鋼鑄鍛件的熱處理工藝，步驟1)的淬火熱處理、步驟3)的中間熱處理和步驟4)的回火熱處理，保溫結束后在不引起工件開裂或嚴重變形條件下，采用盡量快的冷卻速度冷卻至室溫。?

所述的厚大斷面低碳低合金鋼鑄鍛件的熱處理工藝，步驟3)的中間熱處理，奧氏體化溫度要控制在Ac3±25℃溫度范圍內，且當在Ac3以下奧氏體化時，應將未溶鐵素體含量控制在10wt％以內。?

所述的厚大斷面低碳低合金鋼鑄鍛件的熱處理工藝，步驟4)采用的回火熱處理，要充分考慮到M-A島分解情況對材料的強韌性影響，避免析出沿晶界分布的粗大的碳化物。?

所述的厚大斷面低碳低合金鋼鑄鍛件的熱處理工藝，低碳低合金鋼為合金元素含量不超過5wt.％的Cr-Mo系鋼；或者，低碳低合金鋼為合金元素含量不超過5wt.％的低合金貝氏體鋼：NiCr系、MnMoNi系、SiMn系、SiMnMo系、CrMnSi系、CrMnMo系或CrNiMo系。按重量百分比計，低碳低合金鋼合金元素主要包含：C≤0.30％、Mn≤1.5％、Cr≤4％、Mo≤1.5％、V≤0.5％以及微?量合金元素Nb、Ti、B之一種以上，合金元素的質量分數總和不超過5％。?

所述的厚大斷面低碳低合金鋼鑄鍛件的熱處理工藝，厚大斷面低碳低合金鋼鑄鍛件的壁厚在100～600mm。?

本發明的設計思想和原理如下：?