[發明專利]一種高碳鋼的熱處理方法及應用

在審

• 申請號: 202210054030.5
• 申請日: 2022-01-18
• 公開（公告）號: CN114381587A
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 王雷;李月云;喻智晨;張宇
• 申請（專利權）人: 張家港榮盛特鋼有限公司;江蘇省沙鋼鋼鐵研究院有限公司;江蘇沙鋼集團有限公司
• 主分類號: C21D6/00
• 分類號: C21D6/00;C21D1/20;C21D1/773
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 韓羅琳

本發明屬于碳含量檢測技術領域，具體涉及一種高碳鋼的熱處理方法及應用。該處理方法包括(1)在惰性氣氛或真空狀態下，將高碳鋼加熱至Acm溫度以上10?20℃，保溫2?3min；或，將高碳鋼置于鹽浴中加熱至Acm溫度以上10?20℃，保溫30?60s；(2)然后淬火至室溫，再將高碳鋼置于500?560℃下保溫10?20min，得到熱處理后的高碳鋼。該熱處理方法可以使高碳鋼表面的微觀組織重新奧氏體化并重新相變，消除了因等溫淬火中快速冷卻且相變溫度過低導致高碳鋼表面出現的晶界鐵素體，且在惰性氣氛或真空狀態下對高碳鋼進行短時間保溫處理可以避免產生新的脫碳，可以得到脫碳鋼中脫碳層的真實深度。

技術領域

本發明屬于碳含量檢測技術領域，具體涉及一種高碳鋼的熱處理方法及應用。

背景技術

金相法因其方法簡單，檢測效率高而成為生產中最為常用的脫碳層檢測方法。目前，國標GB/T224《鋼的脫碳層深度測定法》的相關規定，金相法適用于具有退火或正火組織的鋼種。金相法是根據碳化物含量相對基體的減少來區分的。使用金相法測量脫碳層深度時要從盤條表面測量至金相組織與基體相同的區域的位置的長度，以此長度作為總脫碳層深度。

正常的高碳鋼盤條，其相變前冷速較低且相變溫度較高，盤條表面發生相變時會因脫碳導致的碳含量不同形成不同于基體形態的金相組織，通過金相法可區分脫碳部分組織與基體組織的差異進而確定脫碳層深度。高碳鋼盤條在進行鉛浴或鹽浴等溫淬火熱處理時，在由高溫進入鉛或鹽液時，因相變前冷卻快，如鉛溫或鹽溫較低，在盤條的表層就會因瞬間溫度過低形成晶界貝氏體，該貝氏體以晶界鐵素體為主，該鐵素體主要是由于相變過程中碳原子的短程擴散形成的，在晶粒尺度的平均碳含量沒有降低，仍與基體一致；該低溫相變產生的晶界鐵素體與因脫碳導致的晶界鐵素體采用金相法在形貌上難以區分，容易導致脫碳層深度測量的偏差。盤條表層激冷相變生成的索氏體組織較內層索氏體硬度高，也難以用硬度法確定具體脫碳層深度。現有技術中如果要得到準確的脫碳層深度數據，可以采用電子探針直接測量碳含量，但是該方法對檢測試樣要求高，且電子探針設備的價格昂貴，不適合普及應用，進而導致脫碳層深度的檢測成本變高。

發明內容

因此，本發明要解決的技術問題在于克服現有技術中盤條表面形成晶界貝氏體與因脫碳形成的晶界鐵素體在形貌上難以區分，導致脫碳層深度測量存在較大偏差等缺陷，從而提供了一種高碳鋼的熱處理方法及應用。

為此，本發明提供了以下技術方案。

本發明提供了一種高碳鋼的熱處理方法，包括以下步驟，

(1)在惰性氣氛或真空狀態下，將高碳鋼加熱至Acm溫度以上10-20℃，保溫2-3min；或，

將高碳鋼置于鹽浴中加熱至Acm溫度以上10-20℃，保溫30-60s；

(2)然后淬火至100℃以下，再將高碳鋼置于500-560℃下保溫10-20min，冷卻后得到熱處理后的高碳鋼。

其中，Acm是指滲碳體在奧氏體中溶解度曲線。

惰性氣氛可以但不限于氮氣，氮氣純度≥99.99％；真空狀態中的真空度≤1×10^-3Pa。

所述熱處理方法中，步驟(2)中，淬火的冷速為40-60K/s。

所述熱處理方法中，采用淬火油進行所述淬火。其中，淬火油能夠滿足冷速即可。

所述高碳鋼中碳的質量分數為0.82-1％。

所述高碳鋼是經過等溫淬火處理后的高碳鋼。

本發明還提供了一種高碳鋼脫碳層深度的測量方法，采用上述熱處理方法對高碳鋼進行熱處理，然后采用金相法測定脫碳層厚度，即得。

本發明技術方案，具有如下優點：