專利名稱：一種合金結(jié)構(gòu)鋼的晶粒超細化方法
技術領域：
本發(fā)明屬于金屬熱處理領域，主要適用于合金結(jié)構(gòu)鋼的晶粒超細化處理。
六十年代中期，美國的R.A.Grange等在對具有高淬透性的鉻-鎳-鉬鋼0.10C-4.95Ni-0.58Cr-0.52Mo鋼進行組織細化的過程中發(fā)現(xiàn)，通過感應掃描法對板狀試樣進行五次循環(huán)快速奧氏體化處理，便可獲得奧氏體晶粒尺寸為3～5μm的超細組織，并申請了美國專利(Method of ProducingUltrafine-Grained Steel.U.S.Patent No.3178324)。八十年代末和九十年代初，在鹽浴加熱條件下，我國將循環(huán)快速熱處理技術用于彈簧鋼50CrVA和60Si2CrVA的生產(chǎn)中，獲得了3～6μm的超細奧氏體晶粒(熊孟昆、王金瑞等。50CrVA鋼絲晶粒超細化處理工藝及組織分析。機械工程材料，1987，11(1)16-20)(張煉、楊思齊等.60Si2CrVA彈簧鋼循環(huán)細晶熱處理.金屬科學與工藝，Mar.1992，11(1)25-31)。R.A.Grange等采用感應掃描方法進行細化處理，并且鉻-鎳-鉬鋼的合金元素含量較高(超過了5％)，沒有考慮到合金元素含量較低情況下的細化效果；熊孟昆和張煉等雖然降低了鋼中的合金元素，但沒有考慮到除彈簧鋼外的其它合金結(jié)構(gòu)鋼，應用范圍受到限制。
本發(fā)明的目的在于提供一種合金結(jié)構(gòu)鋼的晶粒超細化處理方法，通過該方法，不僅能使合金結(jié)構(gòu)鋼在合金元素含量不太高的情況下奧氏體晶粒細化至2-5μm而且使其適用于除彈簧鋼外的其它合金結(jié)構(gòu)鋼。
基于上述目的，本發(fā)明采用三種合金結(jié)構(gòu)鋼，化學成分如下(重量％)合金結(jié)構(gòu)鋼1C0.35-0.45，Si0.17-0.37，Mn0.60-0.90，Cr0.90-1.20，Mo0.15-0.25，S≤0.040，P≤0.040；合金結(jié)構(gòu)鋼2C0.35-0.45，Si0.05-0.1 5，Mn0.30-0.60，Cr1.15-1.45，Mo0.40-0.70，Nb0.04-0.08，V0.15-0.35，S≤0.010，P≤0.010；合金結(jié)構(gòu)鋼3C0.35-0.45，Si0.05-0.15，Mn0.01-0.10，Cr0.90-1.20，Mo0.15-0.25，Ti0.02-0.04，S≤0.010，P≤0.010。
本發(fā)明采用循環(huán)快速熱處理的主要工藝流程為正火-淬火-快速奧氏體化(Ac3以上)-快速淬火(Ms以下)-快速奧氏體化(Ac3以上)-快速淬火(Ms以下)-……(循環(huán)若干次)，具體步驟如下首先，在中溫鹽浴爐中將零件加熱到Ac3+(50～80℃)，保溫10～60分鐘后空冷，以使組織均勻化，然后，在中溫鹽浴爐中將零件加熱到Ac3+(30～50℃)以使Cr、Mo、Nb、Ti等微合金化元素充分溶解，保溫時間以零件截面內(nèi)外溫度一致為準，一般為10～30分鐘，當零件均熱后取出，置于Ms以下溫度的油中淬油，以使零件獲得全馬氏體組織，淬油后進行如下循環(huán)快速熱處理將零件置于Ac3+(30～50℃)的鹽浴爐中保溫1～2分鐘后，取出零件迅速淬油，油溫低于Ms，淬油時間0.5～1分鐘；再迅速將零件置于Ac3+(30～50℃)的鹽浴爐中保溫、淬油，重復進行上述操作3～4次。
循環(huán)快速熱處理是細化合金結(jié)構(gòu)鋼晶粒的有效途徑，本發(fā)明通過控制循環(huán)加熱溫度、循環(huán)保溫時間和循環(huán)油淬時間，可使本發(fā)明所采用的合金結(jié)構(gòu)鋼的奧氏體晶粒尺寸細化至2～5μm。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于1、晶粒細化效果顯著。
R.A.Grange和熊孟昆等人分別對鉻-鎳-鉬鋼和彈簧鋼進行循環(huán)快速熱處理時，可獲得奧氏體晶粒為3～6μm的超細組織，而本發(fā)明可將實施例合金結(jié)構(gòu)鋼的奧氏體晶粒細化至2～5μm。
2、降低材料成本。
相比R.A.Grange合金元素含量較高的鉻-鎳-鉬鋼，本發(fā)明選用低合金結(jié)構(gòu)鋼或者加入少量V、Ti、Nb，降低了材料成本，提高性能價格比。
3、該方法適用鋼種的范圍進一步擴大。
熊孟昆等運用循環(huán)快速熱處理技術獲得了3～6μm的超細奧氏體晶粒，但只應用于彈簧鋼中。本發(fā)明采用的循環(huán)快速熱處理技術適用于所有合金結(jié)構(gòu)鋼。
實施例。
采用本發(fā)明工藝方法制作了3批合金結(jié)構(gòu)鋼試件，3批試件的化學成分列于表1，晶粒超細化處理工藝參數(shù)及晶粒尺寸列于表2，3批試件的奧氏體晶粒形貌見附

圖1、2、3。從圖中可以看出實施例合金結(jié)構(gòu)鋼的奧氏體晶粒＜5μm。
表1 實施例合金結(jié)構(gòu)鋼的化學成分(重量％)
表2 實施例合金結(jié)構(gòu)鋼晶粒超細化處理工藝參數(shù)及晶粒尺寸
權利要求
1.一種合金結(jié)構(gòu)鋼的晶粒超細化方法，其特征在于該方法采用循環(huán)快速熱處理的主要工藝流程為正火-淬火-快速奧氏體化(Ac3以上)-快速淬火(Ms以下)-快速奧氏體化(Ac3以上)-快速淬火(Ms以下)-……(循環(huán)若干次)，具體步驟如下首先，在中溫鹽浴爐中將零件加熱到Ac3+(50～80℃)，保溫10～60分鐘后空冷，以使組織均勻化，然后，在中溫鹽浴爐中將零件加熱到Ac3+(30～50℃)以使Cr、Mo、Nb、Ti等合金化元素充分溶解，保溫時間以零件截面內(nèi)外溫度一致為準，一般為10～30分鐘，當零件均熱后取出，置于Ms以下溫度的油中淬油，以使零件獲得全馬氏體組織，淬油后進行如下循環(huán)快速熱處理將零件置于Ac3+(30～50℃)的鹽浴爐中保溫1～2分鐘后，取出零件迅速淬油，油溫低于Ms，淬油時間0.5～1分鐘；再迅速將零件置于Ac3+(30～50℃)的鹽浴爐中保溫、淬油，重復進行上述操作3～4次。
全文摘要
一種合金結(jié)構(gòu)鋼的晶粒細化方法,屬于金屬熱處理領域,主要適用于合金結(jié)構(gòu)鋼的晶粒超細化處理。具體步驟為:首先,在中溫鹽浴爐中將零件加熱到Ac
文檔編號C21D1/00GK1267736SQ0010620
公開日2000年9月27日 申請日期2000年4月25日 優(yōu)先權日2000年4月25日
發(fā)明者陳思聯(lián), 董瀚, 王毛球, 惠衛(wèi)軍, 翁宇慶 申請人:鋼鐵研究總院