一種中高碳鋼晶粒細化熱處理方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及中高碳鋼結構件、焊接件熱影響區的組織細化熱處理技術領域。
【背景技術】
[0002]中高碳鋼是一種歷史較長、使用量較大的鋼材，針對中高碳鋼的晶粒尺寸細化方面，目前普遍材料的方法有:對材料進行冷變形后再加熱，控制再結晶溫度，通過變形晶粒重新結晶的過程來實現對晶粒的細化，但如果變形不均勻則會出現明顯的再結晶不完全或是混晶，同時一些結構件并不能進行直接的冷變形加工，因此其應用也比較有限；還有通過控乳控冷的工藝方法，快速冷卻控制動態再結晶晶粒的長大過程來完成對晶粒尺寸的控制，或是通過添加合金元素，析出彌散相來穩定晶界，防止再結晶晶粒晶粒長大，但其應用范圍以及成本方面也具有較大局限性；還有的熱處理方法則是采用反復正火的方法進行，但該方法效果差，能耗大。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于通過控制熱處理的冷卻速度、相變組織及奧氏體化溫度，實現提高奧氏體晶粒形核率，控制晶粒長大溫度的一種熱處理技術，以滿足相關只能通過熱處理來細化晶粒的工藝需求。
[0004]本發明的技術方案如下:
本發明是一種中高碳鋼晶粒細化熱處理方法，它是將中高碳鋼構件加熱(對局部的處理可以采用感應加熱等快速加熱方法)到對應的相變點六。3或A點以上50-100°C范圍，保溫一段時間完成奧氏體化。然后將奧氏體化的構件快速浸入200-450°C的等溫槽中，攪動等溫槽內冷卻介質對流，加速冷卻，保溫時間在0.1-5秒內，然后快速離開鹽槽，在室溫下停留0-30分鐘左右，然后將試樣進行快速加熱，加熱速度> 20 0C /分鐘，到相變點43或A ccn點以上10-100°C范圍保溫20-40分鐘完成重新奧氏體化，即完成晶粒細化熱處理。若出現混晶可再次進行以上操作。
[0005]本發明能通過熱處理的工藝技術方案，有效細化碳素鋼的晶粒尺寸，通過工藝手段滿足碳素鋼及制品的組織優化需求，對提高性能具有顯著作用。
[0006]【附圖說明】:
圖1是實施例1處理前的組織晶粒形貌金相圖；
圖2是實施例1按照本發明的方法處理后的組織晶粒形貌金相圖；
圖3是實施例2處理前的組織晶粒形貌金相圖；
圖4是實施例2按照本發明的方法處理后的組織晶粒形貌金相圖。
【具體實施方式】
[0007]下面結合實施例對本發明作進一步的詳細說明。
[0008]實施例1: 對直徑16mm的70鋼坯料，由于熱處理過熱晶粒發生異常長大，將其在840°C奧氏體化保溫40分鐘后，快速浸入300°C攪動的鹽槽中等溫1-5秒后立刻取出，在空氣中采用風冷或在室溫下放置，冷卻1-10分鐘。然后重新放入800-860°C的爐中加熱，保溫30分鐘完成奧氏體化，隨后出爐淬火，可將晶粒從5-6級細化到7級以上，如圖1所示，過熱坯料原奧氏體晶粒尺寸平均為46.34um，6級左右，且混晶明顯。經本發明的方法處理后，平均晶粒尺寸為32.42um，約為7級，晶粒比較均勻，如2所示。
[0009]實施例2:
對小尺寸構件65Mn鋼板，采用高壓縮空氣將構件奧氏體化后在0.1-8秒內快速冷卻到該鋼的Ms點以上450°C以下溫度范圍內形成過冷奧氏體，然后在室溫下停留0-30分鐘左右，然后將試樣進行快速加熱，加熱速度> 20°C /分鐘，到相變點Ae3SAeeniA以上10-100°C范圍保溫20-40分鐘完成重新奧氏體化，即完成晶粒細化熱處理，若出現混晶可再次進行以上操作，圖3展示了處理前過熱65Mn晶粒形貌，圖4展示了采用本發明的方法處理兩次后的晶粒形貌。
[0010]當然，以上只是本發明的具體應用范例，本發明還有其他的實施方式，凡采用等同替換或等效變換形成的技術方案，均落在本發明所要求的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種中高碳鋼晶粒細化熱處理方法，其特征在于它包括如下步驟:將中高碳鋼構件加熱到對應材料的相變點AdSArail點以上，保溫一段時間完成奧氏體化；然后將奧氏體化的構件快速冷卻到Ms點以上至450°C范圍就立刻停止冷卻，讓其自然在室溫或低于Ms點溫度的環境下停留0-30分鐘；然后將構件快速加熱完成重新奧氏體化，然后空冷或淬火到室溫。2.根據權利要求1所述的中高碳鋼晶粒細化熱處理技術，其特征在于:所述快速冷卻是指0.1-5秒內完成冷卻。3.根據權利要求1所述的中高碳鋼晶粒細化熱處理技術，其特征在于:所述快速冷卻的方式可用流體噴射的方法或等溫槽在介質中等溫的方法。4.根據權利要求1所述的中高碳鋼晶粒細化熱處理技術，其特征在于:快速冷卻所到的溫度為材料的馬氏體轉變點Ms到450°C范圍。5.根據權利要求1所述的中高碳鋼晶粒細化熱處理技術，其特征在于:所述快速加熱完成重新奧氏體化的加熱速度> 20°C /分鐘。6.根據權利要求4所述的中高碳鋼晶粒細化熱處理技術，其特征在于:所述快速加熱完成重新奧氏體化是重新升溫到相變點六。3或Arail點以上10-100°C范圍保溫0-40分鐘。
【專利摘要】本發明公開了一種中高碳鋼晶粒細化熱處理方法，它包括如下步驟：將中高碳鋼構件加熱到對應材料的相變點Ac3或Accm點以上，保溫一段時間完成奧氏體化；然后將奧氏體化的構件快速冷卻到Ms點以上至450℃范圍內，然后立刻停止冷卻，在室溫或低于Ms點溫度的環境下自然停留0-30分鐘；然后將構件快速加熱完成重新奧氏體化，然后空冷或淬火到室溫。本發明能通過熱處理的工藝技術方案，有效細化碳素鋼的晶粒尺寸，通過工藝手段滿足碳素鋼及制品的組織優化需求，對提高性能具有顯著作用。
【IPC分類】C21D1/20, C21D6/00
【公開號】CN105506248
【申請號】CN201510150917
【發明人】梁宇, 梁益龍, 萬明攀, 熊虎
【申請人】貴州大學
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2015年4月1日