[發明專利]一種中碳錳鋼兩相區亞溫正火細化組織的熱處理方法

在審

• 申請號: 201710269854.3
• 申請日: 2017-04-24
• 公開（公告）號: CN107099649A
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發明（設計）人: 馬陶然;劉建軍;陳建兵
• 申請（專利權）人: 湖北東舟重工科技股份有限公司
• 主分類號: C21D1/28
• 分類號: C21D1/28;C21D6/00
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙)11350
• 代理人: 傅海鵬

技術領域

本發明涉及鋼鐵冶金行業中大型碳錳鋼鍛材的熱處理方法，尤其是指中碳錳鋼鍛材的熱處理方法。中碳錳鋼經過兩相區亞溫正火熱處理后，晶粒明顯細化、塑性和韌性顯著提高。

背景技術

國內外中碳錳鋼大型鍛材鍛造完畢后均進行Ac3+30～50℃完全奧氏體化溫度正火處理，如070M55中碳錳鋼根據BS970-1983標準采用840℃完全奧氏體化保溫后空冷的熱處理方法。這種方法在熱處理過程中，特別是大型鍛材由于保溫時間過長，會導致晶粒長大，并且易產生網狀組織、粗晶或者混晶等現象，使中碳錳鋼力學性能下降并且不穩定，無法滿足相關標準要求或用戶要求。因此開發一種在Ac3線附近的亞溫正火細化熱處理方法，可顯著細化晶粒，消除鐵素體網狀組織、粗晶或者混晶等現象，特別是塑性和韌性得到明顯提高，突破中碳錳鋼不能作為中大型鍛材使用的瓶頸，使中碳錳鋼可作為大型鍛材的使用，因此具有重要的意義。

發明內容

本發明目的在于克服上述中碳錳鋼常規熱處理工藝存在的不足，提供一種中碳錳鋼兩相區亞溫正火細化組織的熱處理方法，旨在解決熱處理過程中出現網狀組織、粗晶或者混晶等現象而導致中碳錳鋼力學性能下降，而采用本發明的熱處理方法，可顯著細化晶粒，消除網狀組織、粗晶或者混晶等現象，特別是塑性和韌性得到明顯提高，從而提高力學性能。

本發明的技術方案是：一種中碳錳鋼兩相區亞溫正火細化組織的熱處理方法，該方法步驟的具體過程如下：

首先，以≤80℃/小時升溫速度加熱到稍低于Ac3線溫度(即鐵素體和奧氏體兩相區的中上部的亞溫區間)，按鍛材的有效厚度或者直徑以40-60mm/小時在此溫度上保溫。

隨后，冷卻至鋼的Ac1線+20～30℃溫度處(即靠近鐵素體和奧氏體兩相區的下限溫度)保溫，保溫時間按鍛材的厚度或者直徑按25-35mm/小時計算，然后出爐空冷或風冷。。

本發明與現有技術相比具有如下的優點：

1)本發明采用在兩相區采用亞溫正火處理后可顯著細化晶粒，消除網狀組織、粗晶或者混晶等現象。

2)本發明能在保證高強度的同時，還可以達到良好的強韌性要求。

3)相比傳統正火熱處理方法，提高了鋼的塑韌性，改善了力學性能。

附圖說明

圖1為本發明的中碳錳鋼兩相區亞溫正火熱處理正火工藝曲線。

圖2為傳統的070M55根據BS970-1983標準推薦的840℃正火處理后的微觀組織照片。

圖3為070M55中碳錳鋼在810℃保溫10h后爐冷至740℃保溫12h再轉空冷熱處理后微觀組織照片。

圖4為070M55中碳錳鋼在790℃保溫10h后爐冷至740℃保溫12h再轉空冷熱處理后微觀組織照片。

具體實施方式

應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。下面結合附圖和實例對本發明作進一步的說明。

實施例一

一種中碳錳鋼兩相區亞溫正火細化組織的熱處理方法(新工藝1)，其熱處理工藝過程如下：

首先將成份為C：0.55％、Si：0.3％、Mn：0.7％、Cr：0.20％、P0.020％、S0.015％、Ni：0.05、Mo0.05、Cu0.20的070M55中碳錳鋼(規格為φ250-700mm)出口棒材鍛材裝入熱處理爐中，以≤80℃/小時升溫速度加熱到810℃(即鐵素體和奧氏體兩相區的中上部的亞溫區間)，并按鍛材的厚度或者直徑以55mm/小時在此溫度上保溫。隨后隨爐冷卻至740℃(鐵素體和奧氏體兩相區的下限溫度)保溫，保溫時間按鍛材的厚度或者直徑按30mm/小時計算，然后出爐空冷。新工藝1與常規正火工藝條件下檢測的力學性能對比見表2中所示。

表1：兩種熱處理工藝下檢測的力學性能(力學取樣部位:距表面～12.5mm處)

實施例二

一種中碳錳鋼兩相區亞溫正火細化組織的熱處理方法(新工藝2)，其熱處理工藝過程如下：