本發(fā)明涉及鋼鐵冶金行業(yè)中大型碳錳鋼鍛材的熱處理方法，尤其是指中碳錳鋼鍛材的熱處理方法。中碳錳鋼經(jīng)過兩相區(qū)亞溫正火熱處理后，晶粒明顯細(xì)化、塑性和韌性顯著提高。

背景技術(shù)：

國內(nèi)外中碳錳鋼大型鍛材鍛造完畢后均進(jìn)行ac3+30～50℃完全奧氏體化溫度正火處理，如070m55中碳錳鋼根據(jù)bs970-1983標(biāo)準(zhǔn)采用840℃完全奧氏體化保溫后空冷的熱處理方法。這種方法在熱處理過程中，特別是大型鍛材由于保溫時間過長，會導(dǎo)致晶粒長大，并且易產(chǎn)生網(wǎng)狀組織、粗晶或者混晶等現(xiàn)象，使中碳錳鋼力學(xué)性能下降并且不穩(wěn)定，無法滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求或用戶要求。因此開發(fā)一種在ac3線附近的亞溫正火細(xì)化熱處理方法，可顯著細(xì)化晶粒，消除鐵素體網(wǎng)狀組織、粗晶或者混晶等現(xiàn)象，特別是塑性和韌性得到明顯提高，突破中碳錳鋼不能作為中大型鍛材使用的瓶頸，使中碳錳鋼可作為大型鍛材的使用，因此具有重要的意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于克服上述中碳錳鋼常規(guī)熱處理工藝存在的不足，提供一種中碳錳鋼兩相區(qū)亞溫正火細(xì)化組織的熱處理方法，旨在解決熱處理過程中出現(xiàn)網(wǎng)狀組織、粗晶或者混晶等現(xiàn)象而導(dǎo)致中碳錳鋼力學(xué)性能下降，而采用本發(fā)明的熱處理方法，可顯著細(xì)化晶粒，消除網(wǎng)狀組織、粗晶或者混晶等現(xiàn)象，特別是塑性和韌性得到明顯提高，從而提高力學(xué)性能。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種中碳錳鋼兩相區(qū)亞溫正火細(xì)化組織的熱處理方法，該方法步驟的具體過程如下：

首先，以≤80℃/小時升溫速度加熱到稍低于ac3線溫度(即鐵素體和奧氏體兩相區(qū)的中上部的亞溫區(qū)間)，按鍛材的有效厚度或者直徑以40-60mm/小時在此溫度上保溫。

隨后，冷卻至鋼的ac1線+20～30℃溫度處(即靠近鐵素體和奧氏體兩相區(qū)的下限溫度)保溫，保溫時間按鍛材的厚度或者直徑按25-35mm/小時計(jì)算，然后出爐空冷或風(fēng)冷。。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下的優(yōu)點(diǎn)：

1)本發(fā)明采用在兩相區(qū)采用亞溫正火處理后可顯著細(xì)化晶粒，消除網(wǎng)狀組織、粗晶或者混晶等現(xiàn)象。

2)本發(fā)明能在保證高強(qiáng)度的同時，還可以達(dá)到良好的強(qiáng)韌性要求。

3)相比傳統(tǒng)正火熱處理方法，提高了鋼的塑韌性，改善了力學(xué)性能。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的中碳錳鋼兩相區(qū)亞溫正火熱處理正火工藝曲線。

圖2為傳統(tǒng)的070m55根據(jù)bs970-1983標(biāo)準(zhǔn)推薦的840℃正火處理后的微觀組織照片。

圖3為070m55中碳錳鋼在810℃保溫10h后爐冷至740℃保溫12h再轉(zhuǎn)空冷熱處理后微觀組織照片。

圖4為070m55中碳錳鋼在790℃保溫10h后爐冷至740℃保溫12h再轉(zhuǎn)空冷熱處理后微觀組織照片。

具體實(shí)施方式

應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。下面結(jié)合附圖和實(shí)例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。

實(shí)施例一

一種中碳錳鋼兩相區(qū)亞溫正火細(xì)化組織的熱處理方法(新工藝1)，其熱處理工藝過程如下：

首先將成份為c：0.55％、si：0.3％、mn：0.7％、cr：0.20％、p0.020％、s0.015％、ni：0.05、mo0.05、cu0.20的070m55中碳錳鋼(規(guī)格為φ250-700mm)出口棒材鍛材裝入熱處理爐中，以≤80℃/小時升溫速度加熱到810℃(即鐵素體和奧氏體兩相區(qū)的中上部的亞溫區(qū)間)，并按鍛材的厚度或者直徑以55mm/小時在此溫度上保溫。隨后隨爐冷卻至740℃(鐵素體和奧氏體兩相區(qū)的下限溫度)保溫，保溫時間按鍛材的厚度或者直徑按30mm/小時計(jì)算，然后出爐空冷。新工藝1與常規(guī)正火工藝條件下檢測的力學(xué)性能對比見表2中所示。

表1：兩種熱處理工藝下檢測的力學(xué)性能(力學(xué)取樣部位:距表面～12.5mm處)

實(shí)施例二

一種中碳錳鋼兩相區(qū)亞溫正火細(xì)化組織的熱處理方法(新工藝2)，其熱處理工藝過程如下：

首先將成份為c：0.55％、si：0.3％、mn：0.7％、cr：0.20％、p0.020％、s0.015％、ni：0.05、mo0.05、cu0.20的070m55中碳錳鋼(規(guī)格為φ250-700mm)出口棒材鍛材裝入熱處理爐中，以≤80℃/小時升溫速度加熱到790℃(即鐵素體和奧氏體兩相區(qū)的中上部的亞溫區(qū)間)，并按鍛材的厚度或者直徑以50mm/小時在此溫度上保溫。隨后，隨爐冷卻至740℃(鐵素體和奧氏體兩相區(qū)的下限溫度)保溫，保溫時間按鍛材的厚度或者直徑按25mm/小時計(jì)算，然后出爐空冷。新工藝2與常規(guī)正火工藝條件下檢測的力學(xué)性能對比見表2中所示。

表2：兩種熱處理工藝條件下檢測的力學(xué)性能(力學(xué)取樣部位:距表面～12.5mm處)

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種中碳錳鋼鍛材細(xì)化組織的熱處理方法。目前市場上對中碳錳鋼鍛材細(xì)化組織的常規(guī)方法是采用在Ac3+30～50℃正火的熱處理，如070M55中碳錳鋼鍛材根據(jù)BS970?1983標(biāo)準(zhǔn)采用840℃正火處理，實(shí)施后因晶粒粗大和網(wǎng)狀組織出現(xiàn)導(dǎo)致鍛材的塑性和韌性指標(biāo)難以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。本發(fā)明采用的正火方法是首先以≤80℃/h升溫速度加熱到稍低于鋼的Ac3線亞溫區(qū)間，即鐵素體和奧氏體兩相區(qū)上限溫度，保溫時間按40?60mm/h進(jìn)行，隨后隨爐冷卻至鋼的Ac1線+20～30℃溫度處，即鐵素體和奧氏體兩相區(qū)下限溫度保溫，保溫時間按25?35mm/h進(jìn)行，然后出爐空冷。其特點(diǎn)是可顯著細(xì)化晶粒，消除鐵素體網(wǎng)狀和粗晶等缺陷，從而提高中碳錳鋼的塑性和韌性等力學(xué)性能指標(biāo)。

技術(shù)研發(fā)人員：馬陶然;劉建軍;陳建兵
受保護(hù)的技術(shù)使用者：湖北東舟重工科技股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：2017.04.24
技術(shù)公布日：2017.08.29