[發明專利]一種細化20CrMoA鍛件奧氏體晶粒度的方法

在審

• 申請號: 201710997615.X
• 申請日: 2017-10-24
• 公開（公告）號: CN108220561A
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發明（設計）人: 顧曉明;宋璐;王昱程
• 申請（專利權）人: 常州天山重工機械有限公司
• 主分類號: C21D6/00
• 分類號: C21D6/00;C21D1/78
• 代理公司: 常州佰業騰飛專利代理事務所(普通合伙) 32231
• 代理人: 陳麗萍

本發明涉及一種細化20CrMoA鍛件奧氏體晶粒度的方法，其工藝如下：(1)鍛件入980±10℃的高溫爐，極快速升溫，于960?970℃短時間均溫；(2)出爐空冷至700±10℃并入爐等溫保持30±10min；(3)爐溫再次快速升溫至960?970℃，并短時間均溫；(4)鍛件出爐空冷至650?680℃并入爐等溫保持，獲得平衡組織P+F；(5)出爐空冷至室溫即可。本發明工藝引入快速雙重形核細化概念，可以獲得均勻細小平衡組織，晶粒長大敏感性以及組織遺傳特征極弱，模擬滲碳淬火熱處理晶粒長大檢測時，可以獲得極細小的奧氏體晶粒度。

技術領域

本發明屬于金屬材料熱處理技術領域，具體涉及一種細化20CrMoA鍛件奧氏體晶粒度的方法。

背景技術

20CrMoA合金鋼淬透性較高，無回火脆性，焊接性相當好，形成冷裂的傾向很小，可切削性及冷應變塑性良好。一般在調質或滲碳淬火狀態下使用，用于制造在非腐蝕性介質及工作溫度低于250℃、含有氮氫混合物的介質中工作的高壓管及各種緊固件、較高級的滲碳零件，如齒輪、軸等。

20CrMoA作為一種常用齒輪滲碳鋼，其Mn含量較高，所以其晶粒長大敏感性較大。評估鍛件在后續滲碳淬火熱處理中晶粒的長大傾向，常將正火回火后的鍛件態樣品加熱至930℃保溫數小時后淬火來檢測晶粒度，以確定該鍛件能否滿足最終滲碳淬火熱處理的晶粒度要求。

通常鍛件的鍛后熱處理采用正火加高溫回火，20CrMoA的正火溫度為920-940℃，保溫規則為100mm控制界面奧氏體化保溫2h，高溫回火采用650-680℃保溫數小時。采用上述工藝路線的鍛件，進行930℃奧氏體晶粒度檢測時常發現混晶問題，呈現大晶粒與細小晶粒混合樣貌。

發明內容

本發明主要提供了一種細化20CrMoA鍛件奧氏體晶粒度的方法，引入雙重形核細化概念，可以獲得均勻細小平衡組織，晶粒長大敏感性以及組織遺傳特征極弱，模擬滲碳淬火熱處理晶粒長大檢測時，可以獲得極細小的奧氏體晶粒度。其技術方案如下：

一種細化20CrMoA鍛件奧氏體晶粒度的方法，包括以下步驟：

(1)鍛件入980±10℃的高溫爐，極快速升溫，提高形核率，將獲得細小的起始奧氏體晶粒度，于960-970℃短時間均溫，均溫時間按照鍛件截面100mm保溫0.5h計算，有利于合金成分、碳化物等的遷移均勻性，減小孤立大晶粒度概率；

(2)出爐空冷至700±10℃并入爐等溫保持30±10min，將獲得F+P+A的三相組織且部分奧氏體向F+P組織轉變；

(3)爐溫再次快速升溫至960-970℃，將使700℃等溫階段的F+P重新形核分裂細化，此時組織形態為A+大量細小的形核點，然后短時間均溫，均溫時間按照鍛件截面100mm保溫0.5h計算；

(4)鍛件出爐空冷至650-680℃并入爐等溫保持，保溫時間按照鍛件截面100mm保溫1.2h計算，獲得平衡組織P+F，為最終滲碳淬火熱處理做好平衡組織準備；

(5)出爐空冷至室溫即可，實際鐵素體晶粒度可以達到8級。

優選的，步驟(1)中鍛件極快速升溫后獲得細小的起始奧氏體晶粒度，達到10級。

優選的，步驟(3)中爐溫快速升溫速率為200-300℃/h。

優選的，步驟(3)中鍛件均溫前晶粒度為11級，均溫后晶粒度為8級。

優選的，步驟(4)中獲得的平衡組織P+F中F含量為70-80％。

優選的，將經細化后的20CrMoA鍛件加熱至930℃保溫5小時淬火來檢測材質奧氏體晶粒度，其晶粒度為9級，晶粒分布均勻且細小。

采用上述方案，本發明具有以下優點：