[發明專利]一種鋼鐵材料的淬火-配分-深冷-回火處理工藝

有效

• 申請號: 201810037710.X
• 申請日: 2018-01-15
• 公開（公告）號: CN108285965B
• 公開（公告）日: 2020-04-10
• 發明（設計）人: 王凱凱;顧開選;王俊杰;郭嘉;崔晨
• 申請（專利權）人: 中國科學院理化技術研究所
• 主分類號: C21D6/04
• 分類號: C21D6/04;C21D1/18
• 代理公司: 深圳市科進知識產權代理事務所(普通合伙) 44316
• 代理人: 趙勍毅

本申請提供的鋼鐵材料的淬火?配分?深冷?回火處理工藝，包括以下步驟：將鋼鐵材料進行完全或部分奧氏體化處理；再將鋼鐵材料降溫至Ms以下進行淬火處理，其中，Ms為馬氏體開始轉變的溫度；接著，將鋼鐵材料進行配分處理，配分溫度為Ms以上的某一溫度或配分溫度等于淬火溫度，接著冷卻至室溫；再將鋼鐵材料進行深冷處理，再升溫至室溫；接著，進行回火處理。上述鋼鐵材料的處理工藝通過在淬火?配分后、回火前安排一次深冷處理，通過將溫度降至部分殘余奧氏體的Ms以下，使得這部分不穩定殘余奧氏體組織發生轉變，同時保留下具有較強穩定性的殘余奧氏體，該工藝能使鋼鐵材料在其他性能更優或保持同一水平的前提下，顯著提高鋼鐵材料的沖擊韌性。

技術領域

本發明涉及材料處理工藝技術領域，尤其涉及一種鋼鐵材料的淬火-配分-深冷-回火處理工藝。

背景技術

鋼中奧氏體可以產生相變誘發塑性(TRIP)效應、阻礙裂紋擴展(BPC)效應和吸收位錯(DARA)效應，以及作為主要的“氫陷阱”，可以顯著地阻礙裂紋萌生和擴展，提高鋼鐵材料的耐磨性、抗接觸疲勞以及抗延遲斷裂性能。不穩定的殘余奧氏體在鋼鐵構件的服役過程中，即使在很小的應變下也誘發轉變成馬氏體并釋放出氫將最終會加快鋼中微裂紋的擴展和表層剝落，惡化鋼鐵構件的服役性能，因此有效調控鋼中的殘余奧氏體的含量、形態、尺寸等來提高其穩定性將具有十分重要的科學和工程意義。

淬火-配分(quenching&partitioning,Q&P)和淬火-配分-回火(quenching–partitioning–tempering,Q-P-T)工藝為傳統淬火鋼中的殘余奧氏體調控提供了新的思路。Q&P工藝是指鋼從單相奧氏體淬火至馬氏體相變開始溫度(Ms)和終止溫度(Mf)之間的某一溫度(Tq)，然后在配分溫度下保溫一段時間，使碳從過飽和的馬氏體中分配(擴散)到奧氏體中去，從而使一定量的殘余奧氏體富碳穩定至室溫。淬火-配分-回火(quenching–partitioning–tempering,Q-P-T)工藝則對Q&P工藝進行進一步發展，除碳配分處理外，再在一定溫度保溫時析出共格、彌散的復雜碳化物，呈現析出強化的效果。大量的研究和工程應用已經表明，經過Q&P和Q-P-T處理的鋼件比傳統的淬火-回火(Q-T)鋼件具有更多、更穩定的殘余奧氏體。然而，經Q&P或Q-P-T工藝處理后，組織強塑性顯著提升，組織中存在較多的殘余奧氏體，其穩定性雖有提高，在外部環境的溫度與外力的影響下，仍存在部分發生轉變而給構件服役帶來風險的情況，同時韌性水平不高，因而有必要進一步提高殘余奧氏體的穩定性以提高鋼鐵材料強韌性。

發明內容

鑒于此，有必要提供一種能夠增強鋼鐵材料韌性、進一步提高鋼鐵材料中殘余奧氏體穩定性的鋼鐵材料的淬火-配分-深冷-回火處理工藝。

一種鋼鐵材料的淬火-配分-深冷-回火處理工藝，包括以下步驟：

將鋼鐵材料進行完全奧氏體化處理或部分奧氏體化處理；

接著，將所述鋼鐵材料降溫至Ms以下進行淬火處理，其中，Ms為馬氏體開始轉變的溫度；

接著，將所述鋼鐵材料進行配分處理，配分溫度為Ms以上的某一溫度或配分溫度等于淬火溫度，配分處理后將所述鋼鐵材料冷卻至室溫；

接著，將所述鋼鐵材料進行深冷處理，再升溫至室溫；

接著，進行回火處理。

在一個實施例中，所述深冷處理置于淬火處理-配分處理之后、回火處理之前進行。

在一個實施例中，所述深冷處理的操作為，將所述鋼鐵材料降溫至-80℃～-196℃的深冷溫度，在深冷溫度保溫8h～24h。

在一個實施例中，在所述深冷處理的操作中，以2℃/min～5℃/min的降溫速率降溫至深冷溫度；