[發明專利]一種細化鋼材晶粒、減少鋼中氫含量的鍛造方法

有效

• 申請號: 202011305614.2
• 申請日: 2020-11-19
• 公開（公告）號: CN112375884B
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發明（設計）人: 王怡群;王文;高全德;王學璽;胡建成;陳俸軍;徐寧
• 申請（專利權）人: 河南中原特鋼裝備制造有限公司
• 主分類號: C21D7/13
• 分類號: C21D7/13;B21J5/00;C21D1/26;C21D1/28;C21D3/06
• 代理公司: 鄭州科維專利代理有限公司 41102
• 代理人: 亢志民

本發明提供了一種細化鋼材晶粒、減少鋼中氫含量的鍛造方法，該鍛造方法包括以下步驟：1）鍛后鋼材入爐待料、過冷；2）正火處理；3）形變處理；4）擴氫處理。該方法是一種在正火組織轉變過程中對鋼材進行塑性變形，使鋼中奧氏體發生形變，促使奧氏體自發再結晶快速形核以及隨后發生靜態再結晶，晶粒尚未長大時進行快速冷卻獲得細小且較均勻的晶粒，形變過程降低氫在鋼中溶解度，使氫快速從鋼種析出而降低氫含量的鍛造方法。本發明方法簡單，操作方便，避免鍛造過程反復鐓粗、拔長變形，通過小變形量實現晶粒的細化，降低鋼種氫含量的溶解度，加快氫的析出，大幅降低鋼種氫含量，提高產品質量，降低生產過程中能源消耗，縮短生產周期，提高生產效率。

技術領域

本發明屬于金屬塑性成型技術領域，具體涉及一種細化鋼材晶粒、減少鋼中氫含量的鍛造方法。

背景技術

隨著工業建設的發展，對鋼材的需求越來越大，要求也越來越嚴，尤其是特種鋼材的力學性能要求更是嚴苛。提高鋼材力學性能的手段通常是細化鋼材晶粒、降低鋼種氣體含量，尤其是鋼中氫含量。

通常細化晶粒的手段是在鍛造過程中對鋼材進行反復的鐓粗、拔長，并且在鍛后熱處理過程中進行多次正火處理，使晶粒在鍛造過程中破碎，在正火組織轉變過程中充分再結晶形核，從而得到較細的晶粒度結果。

由于在鋼液冶煉和澆注過程中，不可避免的增加了氫含量，降低鋼種氫含量需要在鍛后采取長時間的擴氫退火，才能使氫從鋼中析出，降低鋼種氫含量。

上述方法的不足之處：鍛造過程需要返爐加熱，加熱過程又使晶粒度重新長大，晶粒度細化程度有限，同時反復的鐓粗、拔長使生產難度增加，表面裂紋、內部偏心、變形不均勻混晶等風險增大。降低氫含量需要長時間的擴氫退火。該方法生產成本高，占用設備時間長，生產周期長效率低。

發明內容

本發明的目的在于克服傳統細化鋼材晶粒、降低鋼種氫含量方法的不足而提供一種在正火組織轉變過程中對鋼材進行塑性變形，使鋼中奧氏體發生形變，促使奧氏體自發再結晶快速形核以及隨后發生靜態再結晶，晶粒尚未長大時進行快速冷卻獲得細小且較均勻的晶粒，同時形變過程降低氫在鋼中的溶解度，使氫快速從鋼種析出從而降低氫含量的細化鋼材晶粒、減少鋼中氫含量的鍛造方法。

本發明的技術方案是這樣實現的：

一種細化鋼材晶粒、減少鋼中氫含量的鍛造方法，包括以下步驟：

步驟1）、鍛后鋼材入爐待料、過冷：鋼材鍛后空冷至450℃～550℃后裝入退火爐，在600℃～650℃待料，等待同一批次所有鋼材鍛造結束溫度均勻后保溫8h～10h，保溫結束后進行過冷，隨爐冷卻至250℃～300℃，并保溫6h～8h；

步驟2）、正火處理：將步驟1）執行完后，鋼材以≤60℃/h的升溫速度升至890℃±10℃進行正火，空冷，空冷時在鍛造設備上進行形變處理；

步驟3）、形變處理：鋼材在890℃±10℃出爐后空冷至700℃±10℃時開始在鍛造設備上進行形變，形變量控制在2%～8%之間，形變溫度控制在600℃～700℃之間，鍛造頻率控制在90次/min～240次/分鐘，將鋼材鍛造至尺寸要求后對鋼材進行快速風冷；

步驟4）、擴氫處理：形變處理完成后，鋼材在680℃±10℃高溫擴氫，再以≤30℃/h冷卻速度降溫至350℃～400℃，然后以≤15℃/h的冷卻速度緩慢冷卻至鋼材溫度≤150℃時出爐，完成細化鋼材晶粒、減少鋼中氫含量的鍛造過程。