[發(fā)明專利]細(xì)化低碳低合金鋼粒狀貝氏體組織中M-A島的熱處理工藝

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711218715.4
• 申請日: 2017-11-28
• 公開（公告）號: CN109837367B
• 公開（公告）日: 2020-09-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王培;蔣中華;李殿中;李依依
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院金屬研究所
• 主分類號: C21D1/18
• 分類號: C21D1/18;C21D1/28;C21D6/00;C22C38/58;C22C38/44;C22C38/46;C22C38/48;C22C38/54;C22C38/50
• 代理公司: 沈陽優(yōu)普達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

本發(fā)明屬于鋼鐵材料熱處理領(lǐng)域，特別是一種細(xì)化低碳低合金鋼粒狀貝氏體組織中M‐A島的熱處理工藝，適應(yīng)于解決低碳低合金粒狀貝氏體鋼件在熱處理后因顯微組織中含有粗大的馬氏體/奧氏體島狀組織(簡稱M‐A島)引起沖擊韌性偏低或波動的問題。在傳統(tǒng)的淬火(或正火)后進(jìn)行一道次回火處理獲得均勻彌散分布的富Mn或富Cr碳化物；而后在略低于Ac3溫度下進(jìn)行兩相區(qū)奧氏體化，控制鐵素體含量低于10％，而后進(jìn)行常規(guī)冷卻方式的淬火(正火)。從而，達(dá)到通過兩相區(qū)淬火(正火)處理形成的薄膜狀或針狀鐵素體調(diào)控粒狀貝氏體組織中M‐A島的含量、尺寸、碳濃度及分布位置的目的，特別是細(xì)化組織中的M‐A島尺寸。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋼鐵材料熱處理領(lǐng)域，特別是一種細(xì)化低碳低合金鋼粒狀貝氏體組織中M-A島的熱處理工藝。

背景技術(shù)

低碳低合金貝氏體鋼由于具有較好強(qiáng)韌性、良好的加工性能以及高的性價(jià)比，常用于石油、化工、橋梁、海工等領(lǐng)域。由于在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中，低碳低合金鋼構(gòu)件(特別是厚大斷面構(gòu)件)總是在連續(xù)冷卻而非等溫過程發(fā)生相變，其在室溫下常獲得全部或一定含量的粒狀貝氏體組織。當(dāng)熱加工工藝不當(dāng)或者材料淬透性不夠時(shí)，粒狀貝氏體組織中的M-A島較粗大，且以塊狀或項(xiàng)鏈狀沿原奧氏體晶界分布。不僅惡化非調(diào)質(zhì)低碳低合金貝氏體鋼構(gòu)件的低溫沖擊韌性，也給調(diào)質(zhì)態(tài)粒狀貝氏體鋼構(gòu)件后續(xù)高溫回火處理時(shí)組織中碳化物的均勻彌散析出帶來困難，進(jìn)而導(dǎo)致其構(gòu)件強(qiáng)韌性不匹配等問題。

為了解決低碳低合金貝氏體鋼強(qiáng)韌性匹配較差或因粒狀貝氏體組織中M-A島粗大導(dǎo)致材料沖擊韌性偏低等問題，一些文獻(xiàn)報(bào)道采用臨界區(qū)熱處理工藝來提高鋼件的低溫沖擊韌性，但由于缺乏對臨界區(qū)處理溫度和初始顯微組織的精確控制，使得經(jīng)臨界區(qū)處理后顯微組織中鐵素體含量較高，且鐵素體形態(tài)以塊狀為主。雖在一定程度上能提高相關(guān)構(gòu)件的低溫沖擊韌性，但顯著降低其強(qiáng)度，而且大幅降低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構(gòu)件并不適合使用。

因此，如何通過調(diào)整熱處理工藝在不依靠改善鍛造(或鑄造、軋制等)工藝的條件下實(shí)現(xiàn)優(yōu)化調(diào)質(zhì)態(tài)或非調(diào)質(zhì)態(tài)低碳低合金貝氏體鋼強(qiáng)度-塑韌性的良好匹配，對于低碳低合金貝氏體鋼構(gòu)件的生產(chǎn)制造具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種細(xì)化低碳低合金鋼粒狀貝氏體組織中M-A島的熱處理工藝，在不改變鑄、鍛件合金成分以及鑄鍛造工藝，盡量不增加或者少量增加生產(chǎn)成本的情況下，僅通過改進(jìn)熱處理工藝，來調(diào)控粒狀貝氏體組織中馬氏體/奧氏體島狀組織(簡稱M-A島)的含量、尺寸、碳濃度、硬度及分布位置的目的，特別是細(xì)化組織中的M-A島尺寸。因此，此熱處理工藝不僅能直接實(shí)現(xiàn)優(yōu)化非調(diào)質(zhì)粒狀貝氏體鋼力學(xué)性能，也能作為替代調(diào)質(zhì)粒狀貝氏體鋼鑄鍛件淬火工藝，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)高溫回火處理后組織中碳化物細(xì)小彌散化的熱處理工藝。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種細(xì)化低碳低合金鋼粒狀貝氏體組織中M-A島的熱處理工藝，該工藝包括以下步驟：

(1)將低碳低合金鋼鑄件、鍛件或軋件在Ac3以上40℃～100℃范圍內(nèi)進(jìn)行常規(guī)淬火處理，保溫按壁厚每增加25mm保溫時(shí)間延長0.5～1小時(shí)計(jì)算；

(2)鑄件、鍛件或軋件經(jīng)常規(guī)淬火后，進(jìn)行回火處理，以得到均勻、彌散分布的富Mn或富Cr碳化物，保溫按壁厚每增加25mm保溫時(shí)間延長1～2小時(shí)計(jì)算，保溫結(jié)束后以空冷或爐冷方式冷卻；

(3)回火處理后，在低于Ac3溫度下進(jìn)行兩相區(qū)奧氏體化，控制鐵素體含量低于10wt.％，而后進(jìn)行常規(guī)冷卻方式的淬火或正火，保溫按壁厚每增加25mm保溫時(shí)間延長0.5～1小時(shí)計(jì)算。

所述的細(xì)化低碳低合金鋼粒狀貝氏體組織中M-A島的熱處理工藝，步驟1)的淬火熱處理、步驟3)的兩相區(qū)奧氏體化熱處理，保溫結(jié)束后在不引起工件開裂或嚴(yán)重變形條件下，采用盡量快的冷卻速率冷卻至室溫。