專利名稱：一種制取細(xì)晶粒雙相鋼熱處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制取細(xì)晶粒雙相鋼的熱處理方法。
鐵素體和馬氏體雙相鋼是近十幾年發(fā)展起來的一種新型鋼材。這種鋼材是用低碳(＜0.15%C)和低合金鋼經(jīng)特殊的雙相(α+γ)區(qū)熱處理得到鐵素體和馬氏體雙相組織，其性能特點(diǎn)是強(qiáng)度高(σb＝60-70kgf/mm2)，屈服點(diǎn)低(σ0.2＝30-40kgf/mm2)，塑性好(δ＝25-30%，φ＞50%)，有良好的冷成型性及形變強(qiáng)化效果，得到廣泛應(yīng)用。
通常鋼材獲得鐵素體和馬氏體雙相組織有二個(gè)途徑一是鋼材在冶金廠熱軋時(shí)，進(jìn)行控軋控冷得到雙相組織，稱之為熱軋雙相鋼;另一是將一般熱軋材進(jìn)行二相(α+γ)區(qū)加熱退火或淬火的雙相處理而得到雙相組織，則稱為熱處理雙相鋼。
一般熱處理雙相鋼的雙相處理多用加熱爐進(jìn)行批量處理或連續(xù)處理，但費(fèi)時(shí)、耗能、性能不夠穩(wěn)定且成本高。美國專利US4296919，加拿大專利CA1136825提出用連續(xù)爐對鋼材進(jìn)行雙相處理，本發(fā)明則提出用感應(yīng)加熱或接觸電加熱的方法對低碳低合金鋼材進(jìn)行雙相處理。也有的專利如日本專利J84045731和歐洲專利EP194708等。提出用感應(yīng)加熱或接觸電加熱的方法對鋼材進(jìn)行淬火、正火或回火等一般熱處理。本發(fā)明則是提出用感應(yīng)加熱或接觸電加熱對低碳低合金鋼進(jìn)行雙相熱處理，尤其是提出用兩套加熱和淬火裝置對鋼材依次進(jìn)行兩次加熱和淬火的連續(xù)雙相處理，可得到性能優(yōu)越的不同原始組織的雙相鋼材。(見表1)，而且具有成本低、省時(shí)、節(jié)能、無污染的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明是將感應(yīng)加熱連續(xù)淬火或電接觸整體加熱淬火的方法用于成份范圍為C0.05～0.15%，Mn0.5～2.5%，Si0.5～1.0%的低碳低合金鋼的雙相熱處理以得到有鐵素體和馬氏體雙相組織的細(xì)晶粒雙相鋼材。其工藝如下用高頻中頻或工頻感應(yīng)加熱連續(xù)淬火的方法，對特定成份范圍的低碳低合金鋼鋼材(包括鋼絲、鋼棒、鋼筋、鋼管和鋼帶等)進(jìn)行一次淬火或二次淬火的雙相處理，以得到具有鐵素體和馬氏體雙相組織的雙相鋼鋼材。
一次淬火將熱軋態(tài)原始組織的鋼材連續(xù)通過一套感應(yīng)加熱線圈及噴水圈，將鋼材連續(xù)加熱到鐵素體(α)和奧氏體(γ)兩相區(qū)并隨即進(jìn)入噴水圈進(jìn)行淬火，如圖1示。加熱溫度控制在Ac1+20～50℃時(shí)，可得到約80%鐵素體+約20%馬氏體(馬氏體為細(xì)碎片狀)如圖2示。且晶粒比一般加熱爐處理的要細(xì)，見圖3。其性能也優(yōu)于一般加熱爐處理的雙相鋼，如表1所示。
二次淬火將熱軋態(tài)原始組織的鋼材連續(xù)通過二套感應(yīng)加熱線圈及噴水圈，如圖4所示。第一套將鋼材連續(xù)加熱到Ac3以上20～40℃的奧氏體單相區(qū)，立即進(jìn)入噴水圈，淬火成全部馬氏體，如圖5所示。隨即以這種馬氏體組織為原始組織進(jìn)入第二套裝置，將鋼材加熱到Ac1+20～50℃的鐵素體+奧氏體的兩相區(qū)，立即進(jìn)入噴水圈進(jìn)行淬火，得到鐵素體+馬氏體組織。馬氏體呈纖維狀，見圖6。晶粒明顯小于一般爐子處理的雙相組織，如圖6與圖7比較。其性能比一般爐子加熱處理的雙相鋼要好，而且比用此方法一次淬火的雙相組織的性能也上述感應(yīng)連續(xù)加熱一次淬火或二次淬火的工藝參數(shù)，所需加熱溫度和透燒時(shí)間是用電參數(shù)和鋼材通過感應(yīng)加熱及淬火裝置的時(shí)間來控制。這種雙相處理是通過鋼材的連續(xù)加熱和連續(xù)淬火來實(shí)現(xiàn)的。
例如用高頻感應(yīng)加熱淬火雙相處理的電參數(shù)及鋼材通過感應(yīng)加熱裝置的速度如下高頻感應(yīng)加熱裝置電參數(shù)高壓12KV，板極電流1.5A，柵極電流0.4A。
鋼材通過感應(yīng)線圈及淬火噴水圈的速度一次淬火感應(yīng)加熱線圈寬度50mm，通過時(shí)間6秒;
二次淬火一次淬火感應(yīng)加熱線圈寬度50mm，通過時(shí)間15秒;
二次淬火感應(yīng)加熱線圈寬度20mm，通過時(shí)間同樣為15秒。
用接觸電加熱方法對特定成份范圍的低碳低合金鋼鋼材(主要是鋼棒、鋼管等)進(jìn)行一次淬火或二次淬火的雙相熱處理，工藝參數(shù)，所得到的組織與性能和感應(yīng)加熱淬火雙相處理相似，只是整體加熱淬火。
一次淬火，將鋼材整體接觸電加熱至(α+γ)二相區(qū)，加熱溫度控制在Ac1+20～50℃，然后立即淬火。
二次淬火，第一次將鋼材整體接觸電加熱至γ相區(qū)，加熱溫度控制在Ac3+20～40℃，進(jìn)行完全淬火，然后再加熱至(α+γ)相區(qū)，溫度控制在Ac1+20～50℃進(jìn)行二次淬火。
用本發(fā)明處理的低碳低合金鋼材可直接冷形變成高強(qiáng)度的鋼絲、鋼筋、鋼管及高強(qiáng)度螺栓等，其強(qiáng)度、塑性，冷成型性及形變強(qiáng)化能力，晶粒度等特性優(yōu)于一般爐子熱處理的雙相鋼。并具有成本低、節(jié)能、無污染的優(yōu)點(diǎn)。
實(shí)施例見表2表2采用感應(yīng)加熱溫度、鋼的成份及性能一覽表


圖1是感應(yīng)加熱一次淬火裝置及工藝示意圖?！?〕為感應(yīng)線圈，〔2〕為噴水圈，〔3〕為鋼材。
圖2是感應(yīng)加熱一次淬火得到的雙相組織照片。(SEM)1500×圖3是一般爐子加熱處理的雙相組織(SEM)1500×圖4是感應(yīng)加熱二次淬火裝置及工藝示意圖?！?〕為一次感應(yīng)加熱線圈，〔5〕為一次淬火噴水圈?！?〕為二次淬火感應(yīng)線圈，〔7〕為二次噴水圈。
圖5是感應(yīng)加熱二次淬火處理時(shí)，第一次淬火得到的全部馬氏體組織。(SEM)1500×圖6是感應(yīng)加熱二次淬火處理時(shí)第二次淬火得到的雙相組織。(SEX)1500×圖7一般爐子加熱二次淬火雙相組織。(SEM)1500×
表1用本發(fā)明熱處理方法得到的雙相鋼性能與一般爐子處理得到的雙相鋼性能比較。
以上材料成份均為重量百分比
權(quán)利要求
1.一種低碳低合金鋼材的雙相熱處理方法，其特征在于將感應(yīng)加熱連續(xù)淬火或接觸電加熱淬火的方法用于成份范圍為C0.05～0.15%，Si0.5～1.0%，Mn0.5～2.5%的低碳、低合金鋼材的雙相處理。
2.按照權(quán)利要求1所述的雙相熱處理方法，其特征在于采用高中頻或工頻感應(yīng)加熱連續(xù)淬火a)一次淬火用一套感應(yīng)線圈及噴水圈將鋼材連續(xù)加熱到(α+γ)二相區(qū)，加熱溫度控制在Ac1+20～50℃，立即噴水淬火，得到鐵素體和馬氏體雙相組織，b)二次淬火用二套感應(yīng)線圈和噴水圈，第一套將鋼材連續(xù)加熱到γ相單相區(qū)，加熱溫度控制在Ac3+20～40℃，進(jìn)行完全淬火，然后立即用第二套裝置將鋼材連續(xù)加熱到(α+γ)二相區(qū)，加熱溫度控制在Ac1+20～50℃，進(jìn)行第二次淬火，得到鐵素體和馬氏體組織。
3.按照權(quán)利要求1所述的雙相熱處理方法，其特征在于采用接觸電加熱淬火a)一次淬火將鋼材整體接觸電加熱至(α+γ)二相區(qū)，加熱溫度控制在Ac1+20～50℃，然后立即淬火，b)二次淬火第一次將鋼材整體接觸電加熱至γ單相區(qū)，加熱溫度控制在Ac3+20～40℃，進(jìn)行完全淬火，然后加熱至(α+γ)相區(qū)，溫度控制在Ac1+20～50℃，進(jìn)行二次淬火。
全文摘要
本發(fā)明是把感應(yīng)加熱淬火和接觸電加熱淬火熱處理方法用于低碳低合金鋼鋼材(包括鋼棒、絲、管、帶等)進(jìn)行連續(xù)的或整體的雙相區(qū)淬火熱處理，以得到有鐵索體和馬氏體雙相組織的細(xì)晶粒雙相鋼鋼材，這種鋼材可直接冷形變制成高強(qiáng)度的鋼絲、鋼筋、鋼管、鋼帶及高強(qiáng)度螺栓等，其強(qiáng)度、塑性、冷成型性及形變強(qiáng)化能力、晶粒度等特性都優(yōu)于一般用爐子熱處理的雙相鋼。并具有成本低、節(jié)能和無污染的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號C21D1/18GK1039621SQ8810427
公開日1990年2月14日 申請日期1988年7月16日 優(yōu)先權(quán)日1988年7月16日
發(fā)明者王緒, 花禮先, 馮慧平 申請人:北京科技大學(xué)