[發(fā)明專利]一種二次硬化型鋼的鍛件熱處理方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211013973.X
• 申請日: 2022-08-23
• 公開（公告）號: CN115354119A
• 公開（公告）日: 2022-11-18
• 發(fā)明（設計）人: 楊鵬;賈余超;程志偉;蘇超;柯其棠
• 申請（專利權）人: 大冶特殊鋼有限公司
• 主分類號: C21D1/18
• 分類號: C21D1/18;C21D1/30;C21D11/00;C21D6/00;C21D8/00
• 代理公司: 北京五洲洋和知識產權代理事務所(普通合伙) 11387
• 代理人: 榮紅穎;劉春成

本發(fā)明公開了一種二次硬化型鋼的鍛件熱處理方法，依次包括如下步驟：步驟1)：淬火爐提前加熱到淬火溫度，鍛件成材后紅轉進淬火爐，待爐溫升溫至淬火溫度1000～1030℃后進行淬火保溫，保溫時間為2h～2.5h；步驟2)：對淬火保溫處理后的鍛件進行淬火冷卻，淬火冷卻的方式為空冷后沙冷；鍛件出爐空冷至鍛件表面溫度為250～300℃，再進行沙冷至鍛件表面溫度低于100℃；步驟3)：對淬火處理后的鍛件進行兩次退火處理，其中每次退火處理的冷卻方式為爐冷后空冷。本發(fā)明生產的二次硬化型鋼的鍛件滿足GB/T2101表面質量要求，表面車光后肉眼可見無裂紋；且滿足超聲探傷GB/T2162A級驗收要求。

技術領域

本發(fā)明屬于熱處理工藝領域，涉及一種二次硬化型鋼的鍛件熱處理方法，具體涉及一種二次硬化型超高強度鋼的大規(guī)格鍛件熱處理方法。

背景技術

隨著大國重器、高端制造的發(fā)展需求提升，高端結構件對鋼鐵材料的性能要求越來越苛刻，二次硬化型超高強度鋼，圍繞著追求最大的機械強度、高斷裂韌性，且具備優(yōu)異的抗應力腐蝕能力的主題逐步發(fā)展。二次硬化型超高強度鋼不僅具有馬氏體時效鋼同等的屈服和抗拉強度，同時其斷裂韌性和抗應力腐蝕能力也具有顯著優(yōu)勢。

然而，二次硬化型超高強度鋼，具有由奧氏體向馬氏體轉變而產生的組織應力，而對于大規(guī)格鍛件(直徑D≥400mm)在冷卻過程中還存在內外溫差產生的熱應力。其鍛件在組織應力和/或熱應力的作用下，容易鍛后開裂，該問題一直未能有效解決。

生產中，控制組織轉變，降低熱應力，能有效降低鍛件開裂的風險，反之嚴重時可能導致鍛件報廢。

因此，需要提供一種有效的二次硬化型鋼的鍛件熱處理方法，以便控制二次硬化型鋼的鍛件在冷卻過程中的組織轉變，降低熱應力，進而有效地降低鍛件開裂的風險。

發(fā)明內容

針對現有技術中存在的問題，本發(fā)明提供了一種二次硬化型鋼的鍛件熱處理方法，通過對材料特性及組織轉變機理進行分析，設計出一種有效的熱處理工藝，解決工業(yè)生產中大規(guī)格鍛件組織轉變控制和鍛后開裂問題。

為了實現上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

一種二次硬化型鋼的鍛件熱處理方法，依次包括如下步驟：

步驟1)、鍛后紅轉加熱：淬火爐提前加熱到淬火溫度，鍛件成材后紅轉進淬火爐，待爐溫再次升溫至所述淬火溫度后進行淬火保溫；

步驟2)、兩段式淬火冷卻：對淬火保溫處理后的鍛件進行淬火冷卻，淬火冷卻的方式為空冷后沙冷；

步驟3)、兩次退火處理：對淬火冷卻后的鍛件進行兩次退火處理，其中每次退火處理的冷卻方式為爐冷后空冷。

上述二次硬化型鋼的鍛件熱處理方法中，作為一種優(yōu)選實施方式，所述步驟1)中，淬火溫度為1000～1030℃(例如，1005℃、1010℃、1015℃、 1020℃、1025℃)，保溫時間為2h～2.5h(例如，2.1h、2.2h、2.3h、2.4h)。

一般地，二次硬化鋼在高溫奧氏體化后向低溫冷卻中，發(fā)生組織轉變產生馬氏體和殘余奧氏體，其中在室溫下殘余奧氏體會慢慢轉變?yōu)轳R氏體，由于不同組織的晶體結構發(fā)生變化，組織應力隨之產生。組織應力是鍛件在后期產生裂紋的重要源頭。同時，鍛件在冷卻過程中，由于內外冷速差異(徑向)，存在徑向的溫度差，材料熱漲存在差異，導致徑向不同部位產生應力，即熱應力。

本發(fā)明鍛后紅轉進淬火爐，是指鍛件鍛造成材下線后，鍛件溫度在終鍛溫度以上(通常低于1000℃)時就直接放入淬火爐中，目的在于：1)降低二次硬化型鋼的熱應力的影響；2)控制鍛后冷卻過程中奧氏體轉變，而減少殘余奧氏體量。由于殘余奧氏體是鍛件后期開裂的重要源頭，因而，通過鍛后紅轉加熱，可以降低鍛件后期開裂的幾率。