專利名稱：：一種微硼無鈷馬氏體時(shí)效鋼的循環(huán)相變細(xì)化晶粒工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及到晶粒細(xì)化領(lǐng)域，特別是一種微硼無鈷馬氏體時(shí)效鋼的循環(huán)相變細(xì)化晶粒工藝。
背景技術(shù)：
：馬氏體時(shí)效鋼具有強(qiáng)度高、韌性好、易于加工、熱處理工藝簡單等優(yōu)點(diǎn)，在薄壁壓力容器等對比強(qiáng)度和安全性要求較高的領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，如火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的殼體、導(dǎo)彈殼體、鈾分離離心機(jī)轉(zhuǎn)筒等。在薄壁壓力容器的制造過程中有一步熱穿孔工序，其采用的熱加工^it較高，易使晶粒度長大到3級以上，這對后續(xù)工藝的進(jìn)行和最終材料的性能都造成不利的影響。需研究一種可行的細(xì)化晶粒工藝方法來消除這種粗大晶粒。循環(huán)相變細(xì)化晶粒方法作為一種細(xì)化晶粒的方法，具有無需加工、對材料形狀尺寸無要求、操作簡單等特點(diǎn)，是一種簡單易行的細(xì)化晶粒方法，非常適合用來消除上述粗大組織。對于馬氏體時(shí)效鋼，循環(huán)相變細(xì)化晶粒是通過多次發(fā)生逆轉(zhuǎn)變奧氏體再結(jié)晶來實(shí)現(xiàn)細(xì)化晶粒的目的。微硼無鈷馬氏體時(shí)效鋼因成分中不含價(jià)格昂貴的戰(zhàn)略性元素Co，成本得到了大大降低，而力學(xué)性能在2100MPa級別以下與含鈷馬氏體時(shí)效鋼的力學(xué)性能相當(dāng)，這就大大推動(dòng)其在高
技術(shù)領(lǐng)域：
的應(yīng)用。但硼元素的加入大大提高了逆轉(zhuǎn)變奧氏體再結(jié)晶溫度，這樣通常馬氏體時(shí)效鋼的循環(huán)相變細(xì)晶工藝(80090(TC保溫1060分)在微硼無鈷馬氏體時(shí)效鋼中就不再適用。另外，硼元素在8001000。C的溫度范圍易于析出硼化物，在這個(gè)溫度范圍保溫過長時(shí)間，將會生成粗大的B化物，惡化材料性能，需要選擇合適的循環(huán)相變工藝制度既能避免硼化物的析出又能達(dá)到較好的細(xì)晶效果。微硼無鈷馬氏體時(shí)效鋼循環(huán)相變細(xì)化晶粒工藝的制定主要存在以下問題1)溫度的選擇，若采用較低的Mit(<100(TC)會造成B化物的析出，若采用較高的溫度(>1000°C),晶粒長大速度非?？?。2)加熱速度和冷卻速度的選擇，加熱和冷卻過程中會經(jīng)過硼化物易于析出的溫度區(qū)間，慢速加熱和漫速冷卻都能夠造成硼化物的析出。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種微硼無鈷馬氏體時(shí)效鋼的循環(huán)相變細(xì)化晶粒工藝，經(jīng)過幾次循環(huán)相變處理后，可以獲得細(xì)小的晶粒尺寸，同時(shí)避免粗大硼化物的析出，使所述材料獲得優(yōu)異的力學(xué)性能。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種微硼無鈷馬氏體時(shí)辦岡的循環(huán)相變細(xì)化晶粒工藝，通過快速加熱、高溫短時(shí)保溫、快速降溫，實(shí)現(xiàn)循環(huán)相變處理。具體為在加熱至1050110(TC，保溫1030分鐘后水冷，經(jīng)23次循環(huán)處理來消除粗大硼化物析出(無粗大硼化物析出時(shí)直接進(jìn)行后面的工藝)，然后在快速加熱(》10°C/s)至9501050。C，保溫13分鐘后7夂冷，經(jīng)循環(huán)處理35次后可以獲得69級的晶粒度。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明可以用來細(xì)化微硼無鈷馬氏體時(shí)辦H原奧氏體晶粒尺寸，特別適合于用來改善所述材料熱穿L件的粗大組織、消除晶界上析出的粗大硼化物，也可以用來改善自由鍛件的組織均勻性，鑄件均勻化處理后的粗大組織及各種過熱組織等。圖1為本發(fā)明循環(huán)相變熱處理過程示意圖。圖2為實(shí)施例4對應(yīng)的金相圖。具體實(shí)施例方式禾傭本發(fā)明對一種含微量硼元素?zé)o鈷馬氏體時(shí)效鋼T250進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，材料的化學(xué)成分(wto%)如下17.8Ni，3.0Mo,1.5Ti，0.003B，C<0.03，S<0.02，P<0.02。材料鋼錠通過真空感應(yīng)熔煉和真空電弧重熔而成，經(jīng)120(TC均質(zhì)化處理后鍛造成實(shí)驗(yàn)用料。實(shí)施例中所述材料首先經(jīng)過1200°C/lh高溫固溶處理，使晶粒長大到0級。材料經(jīng)循環(huán)相變細(xì)化晶粒前后的力學(xué)性能如表1所示。表1循環(huán)相變細(xì)化晶粒前后的力學(xué)性能平均晶粒尺寸屈服3，(MPa)抗拉弓艘(MPa)延伸率(%)斷面收縮率(%)循環(huán)相變前430,173818243.021.6循環(huán)相變后38,腿19128.850.64由表1可見，通過循環(huán)相變細(xì)化晶粒處理后，強(qiáng)度有所提高，塑性得到了明顯地提高，使材料獲得優(yōu)異的力學(xué)性能。下面通過實(shí)施例詳述本發(fā)明。熱處理過程如圖1，具體的加熱速度、保溫溫度和時(shí)間、冷卻速度、循環(huán)次數(shù)以及循環(huán)相變后的晶粒大小如表2所示。表2實(shí)施例<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>循環(huán)相變后的金相如圖2所示，可以看出采用本發(fā)明的循環(huán)相變工藝達(dá)到了細(xì)化晶粒的目的。權(quán)利要求1、一種微硼無鈷馬氏體時(shí)效鋼的循環(huán)相變細(xì)化晶粒工藝，其特征在于(1)在加熱至1050～1100℃，保溫10～30分鐘后水冷，經(jīng)2～3次循環(huán)處理來消除粗大硼化物析出；(2)在加熱至950～1050℃，保溫1～3分鐘后水冷，經(jīng)循環(huán)處理3～5次后，獲得6～9級的晶粒度。2、按照權(quán)利要求1所述的微硼無鈷馬氏體時(shí)效鋼的循環(huán)相變細(xì)化晶粒工藝，其特征在于所述步驟(1)中，當(dāng)無粗大硼化物析出時(shí)，直接進(jìn)行后面的工藝。3、按照權(quán)利要求1所述的微硼無鈷馬氏體時(shí)效鋼的循環(huán)相變細(xì)化晶粒工藝，其特征在于所述步驟2)中，釆用快速加熱，加熱速度^l(TC/s。全文摘要本發(fā)明涉及到晶粒細(xì)化領(lǐng)域，特別是一種微硼無鈷馬氏體時(shí)效鋼的循環(huán)相變細(xì)化晶粒工藝。首先加熱至1050～1100℃，保溫10～30分鐘后水冷，經(jīng)2～3次循環(huán)處理來消除粗大硼化物(無粗大硼化物析出時(shí)直接進(jìn)行后面的工藝)，然后快速加熱至950～1050℃，進(jìn)行短時(shí)保溫循環(huán)處理后可以獲得6～9級的晶粒度。本發(fā)明可以用來細(xì)化微硼無鈷馬氏體時(shí)效鋼原奧氏體晶粒尺寸，特別適合于用來改善所述材料熱穿孔件的粗大組織、消除晶界上析出的粗大硼化物，也可以用來改善自由鍛件的組織均勻性，鑄件均勻化處理后的粗大組織及各種過熱組織等。文檔編號C21D6/00GK101560592SQ20081001104公開日2009年10月21日申請日期2008年4月16日優(yōu)先權(quán)日2008年4月16日發(fā)明者單以銀,季長恩,柯楊,威王,偉魏申請人:中國科學(xué)院金屬研究所