CN103343200A - 35CrNi3MoV钢大型锻件的短流程热处理方法 - Google Patents
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Abstract
一种35CrNi3MoV钢大型锻件的短流程热处理方法,它由依次进行的锻后缓冷、等温退火、淬火(或正火)和回火组成。锻后缓冷采用坑冷或炉冷方式进行;等温退火采用待锻件奥氏体化后随炉以不高于30℃/h的速率冷却至珠光体转变区鼻尖温度(640℃)进行48h~66h等温,实现珠光体的等温分解,然后冷却至室温;淬火实现重结晶细化并均匀晶粒,最后进行高温回火得到良好的综合力学性能。本发明工艺流程短(总时间约为120h),并且能够获得ASTMNo.8以上的原始奥氏体平均晶粒度,可满足我国火电、核电等电站装备和大型冶金、矿山和运输装备中的大型承力和传动结构部件的制造需求。
Description
技术领域
本发明涉及一种金属热处理方法,尤其是一种35CrNi3MoV钢的热处理方法,具体地说是一种对35CrNi3MoV钢大型锻件的锻后短流程热处理方法。
背景技术
35CrNi3MoV钢是一种中碳中合金钢,具有高的淬透性和良好的综合力学性能,常用于制造高强韧性的大型锻件,广泛用于制造火电、核电等电站装备和大型冶金、矿山和运输装备中的承力和传动结构部件。
35CrNi3MoV钢大型锻件的终锻温度高,锻后常采用空冷,锻后空冷组织多为粗晶贝氏体+薄片状残余奥氏体,组织遗传性极强(即粗晶的马氏体、贝氏体等非平衡原始组织在一定的加热条件下重新奥氏体化,继承和恢复了原始粗大晶粒的现象)。提高钢在临界区中的加热速度是抑止组织遗传、细化晶粒最有效的方法。但在实际生产中,大型锻件的加热速度,特别是心部的加热速度极慢,通过提高加热速度来抑止组织遗传是不现实的。目前,广泛使用的方法是多次(2~3)高温正火,不仅生产周期长(2~3周),费用高,而且由于正火后的组织仍为贝氏体+薄片状残余奥氏体,抑制组织遗传的效果差,甚至没有效果。
可见,目前尚未有一种适合35CrNi3MoV钢大型锻件的热处理方法可供使用,一定程度上限制了35CrNi3MoV钢大型锻件的品质的提升。
发明内容
本发明的目的是针对目前35CrNi3MoV钢大型锻件锻后热处理存在的工艺复杂,成本高,工艺不合理影响成品晶相组织的问题,发明一种由锻后缓冷、等温退火、淬火(或正火)和回火工艺组成的35CrNi3MoV钢大型锻件的短流程热处理方法,该方法通过锻后缓冷、锻后等温退火工艺来抑制大型锻件薄片状残余奥氏体的生成从而切断和消除组织遗传,通过淬火来均匀细化晶粒,通过高温回火得到良好的综合力学性能。
本发明的技术方案是:
一种35CrNi3MoV钢大型锻件的短流程热处理方法,其特征是它包括依次进行的锻后缓冷、等温退火、淬火和回火过程;所述的锻后缓冷采用坑冷或炉冷方式进行冷却至室温;所述的等温退火是指将经锻后缓冷的锻件加热至奥氏体化后,随炉以不高于30±5℃/h的速率冷却至珠光体转变区鼻尖温度(640℃)进行48h~66h等温退火,实现珠光体的等温分解,然后冷却至室温;所述的淬火是指将等温退火后的锻件加热至860±10℃保温,随后取出锻件进油淬淬火;所述的回火是指将经油淬淬火后的锻件快速从室温加热至610±10℃保温12~20小时,随后取出锻件空冷至室温,从而使得锻件的原奥氏体平均晶粒尺寸在10~20μm之间。
所述的等温退火时先以不小于100℃/h的速率将锻件从室温加热至650±10℃保温8~10h,随炉以不高于30±5℃/h的速率冷却至珠光体转变区鼻尖温度进行48h~66h等温退火,实现珠光体的等温分解。
所述的淬火时先以100±10℃/h速率将锻件加热至650±10℃保温3~5h,然后以25±5℃/h的速率加热至860±10℃保温14~16h,最后取出试样油淬淬火。
所述的淬火以正火替代,正火时先以400±10℃/h速率将试样加热至650±10℃保温4h,然后以300±10℃/h的速率加热至860±10℃保温15h,取出试样空冷正火。
回火时的加热速度为100~400℃/h。
本发明的有益效果:
(1)本发明工艺流程短,总时间约为120h,而传统的多次正火+回火+淬火+回火工艺其时间是该工艺的2~3倍,可大幅提高生产效率和节约能源。
(2)本发明能够获得ASTM No.8以上的原始奥氏体平均晶粒度,而传统的多次正火+回火+淬火+回火工艺,仅能获得ASTM No.4的原始奥氏体平均晶粒度;可见,本发明细化晶粒效果显著。
(3)本发明在一定程度上能够对经传统多次正火+回火+淬火+回火工艺处理的不能满足组织要求的大型锻件进行返修,细化晶粒,提高力学性能。
(4)本发明通过大量的试验获得了理想的短流程热处理方法,尤其是通过采用按次序进行的锻后缓冷、等温退火、淬火和回火工艺,按本发明的工艺能容易地得到符合要求的35CrNi3MoV钢大型锻件。
(5)本发明能够获得ASTM No.8以上的原始奥氏体平均晶粒度,打破了国外对大型锻件短流程热处理工艺的技术封锁,可满足我国火电、核电等电站装备和大型冶金、矿山和运输装备中的大型承力和传动结构部件的制造需求。
(6)本发明可用正火代替淬火(详见实施例二、三)。
附图说明
图1实施例1退火、淬火后的晶粒尺寸。
图2实施例1退火、淬火、回火后的晶粒尺寸。
图3实施例2退火、淬火后的晶粒尺寸。
图4实施例2退火、淬火、回火后的晶粒尺寸。
图5实施例3退火、淬火后的晶粒尺寸。
图6实施例3退火、淬火、回火后的晶粒尺寸。
图7对比例1高温正火、亚高温正火后的晶粒尺寸。
图8对比例2高温预回火、高温正火、亚高温正火后的晶粒尺寸。
图9对比例3高温预回火、临界区高温侧正火、退火后的晶粒尺寸。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明,本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
对经锻后缓冷到室温的35CrNi3MoV钢大型锻件进行热处理,步骤为:首先,以100±10℃/h的速率将试样从室温加热至650±10℃保温8~10小时(h),接着以25±5℃/h的速率从650±10℃加热至850±10℃保温12h,保证试样奥氏体化均匀;然后以30±5℃/h的速率冷却至鼻尖温度640℃±10℃保温66h,形成以珠光体为主的组织,从而消除组织遗传,然后冷却至室温;接着以100±10℃/h速率将试样加热至650±10℃保温3~5h,然后以25±5℃/h的速率加热至860±10℃保温14~16h,最后取出试样油淬(淬火),获得的原奥氏体平均晶粒度在ASTM No.9以上(如图1所示);最后,以100±10℃/h的速率将试样从室温加热至610±10℃保温20h,随后取出试样空冷至室温,获得综合力学性能良好的产品,同时晶粒不会发生长大(如图2所示)。
实施例2
对经锻后缓冷至室温的35CrNi3MoV钢大型锻件进行热处理,以正火代替淬火的热处理工艺步骤为:首先,以300℃/h的速率将试样从室温加热至650℃保温9h,接着以300℃/h的速率从650℃加热至850℃保温12h,保证试样奥氏体化均匀;然后以30℃/h的速率冷却至640℃±10℃保温48h,形成以珠光体为主的组织,从而消除组织遗传,然后冷却至室温;接着以400℃/h速率将试样加热至650℃保温4h,然后以300℃/h的速率加热至860℃保温15h,取出试样空冷(正火),获得的原奥氏体平均晶粒度在ASTM No.8以上(如图3所示);最后,以300℃/h的速率将试样从室温加热至610℃保温12h,随后取出试样空冷至室温,获得综合力学性能良好的产品,同时晶粒不会发生长大(如图4所示)。
实施例3
对经锻后缓冷的35CrNi3MoV钢大型锻件进行锻后热处理,采用以正火代替淬火的热处理工艺步骤为:首先,以400℃/h的速率将试样从室温加热至650℃保温9h,接着以300℃/h的速率从650℃加热至850℃保温12h,保证试样奥氏体化均匀;然后以30℃/h的速率冷却至640℃±10℃保温48h,形成以珠光体为主的组织,从而消除组织遗传,然后冷却至室温;接着以400℃/h速率将试样加热至650℃保温4h,然后以300℃/h的速率加热至860℃保温15h,最后取出试样空冷(正火),获得的原奥氏体平均晶粒度在ASTM No.8以上(如图5所示);最后,以400℃/h的速率将试样从室温加热至610℃保温12h,随后取出试样空冷至室温,获得综合力学性能良好的产品,同时晶粒不会发生长大(如图6所示)。
以上实施例得到的原奥氏体平均晶粒尺寸都在10~20μm内,下面介绍3种其他热处理工艺作为对比例。
对比例1
试验采用经锻后空冷的35CrNi3MoV钢大型锻件。首先,以400℃/h的速率将试样从室温加热至650℃保温9h,接着以300℃/h的速率从650℃加热至950℃保温12h,取出试样空冷至室温;接着以400℃/h速率将试样加热至650℃保温4h,然后以300℃/h的速率加热至860℃保温15h,取出试样油淬(淬火),获得的原奥氏体平均晶粒度为ASTM No.5,存在严重混晶现象(如图7所示)。
对比例2
试验采用经锻后空冷的35CrNi3MoV钢大型锻件。首先,以400℃/h的速率将试样从室温加热至700℃保温10h,取出试样空冷至室温;然后以400℃/h的速率将试样从室温加热至650℃保温9h,接着以300℃/h的速率从650℃加热至950℃保温12h,取出试样空冷至室温;接着以400℃/h速率将试样加热至650℃保温4h,然后以300℃/h的速率加热至860℃保温15h,取出试样空冷(正火),获得的原奥氏体平均晶粒度为ASTM No.5,存在严重混晶现象(如图8所示)。
对比例3
试验采用经锻后缓冷的35CrNi3MoV钢大型锻件。首先,以400℃/h的速率将试样从室温加热至700℃保温10h,取出试样空冷至室温;然后以400℃/h的速率将试样从室温加热至780℃保温10h,取出试样空冷至室温;然后以400℃/h的速率将试样从室温加热至650℃保温9h,接着以300℃/h的速率从650℃加热至850℃保温12h;然后以30℃/h的速率冷却至640℃±10℃保温48h,最后取出冷却至室温。获得了珠光体与马氏体同时存在且明显分隔的组织形貌,混晶现象严重(如图9所示)。
本发明未涉及部分与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
Claims (5)
1.一种35CrNi3MoV钢大型锻件的短流程热处理方法,其特征是它包括依次进行的锻后缓冷、等温退火、淬火和回火过程;所述的锻后缓冷采用坑冷或炉冷方式进行冷却至室温;所述的等温退火是指将经锻后缓冷的锻件加热至奥氏体化后,随炉以不高于30±5℃/h的速率冷却至珠光体转变区鼻尖温度进行48h~66h等温退火,实现珠光体的等温分解,然后冷却至室温;所述的淬火是指将等温退火后的锻件加热至860±10℃保温,随后取出锻件进油淬淬火;所述的回火是指将经油淬淬火后的锻件快速从室温加热至610±10℃保温12~20小时,随后取出锻件空冷至室温,从而使得锻件的原奥氏体平均晶粒尺寸在10~20μm之间。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征是等温退火时先以不小于100℃/h的速率将锻件从室温加热至650±10℃保温8~10h,随炉以不高于30±5℃/h的速率冷却至珠光体转变区鼻尖温度进行48h~66h等温退火,实现珠光体的等温分解。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征是淬火时先以100±10℃/h速率将锻件加热至650±10℃保温3~5h,然后以25±5℃/h的速率加热至860±10℃保温14~16h,最后取出试样油淬淬火。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征是所述的淬火以正火替代,正火时先以400±10℃/h速率将试样加热至650±10℃保温4h,然后以300±10℃/h的速率加热至860±10℃保温15h,取出试样空冷正火。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征是回火时的加热速度为100~400℃/h。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Short process heat treatment method for 35CrNi3MoV steel large forgings Effective date of registration: 20230526 Granted publication date: 20140813 Pledgee: Jiangsu Jiangyin Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Zhouzhuang sub branch Pledgor: JIANGYIN HENGYE FORGING Co.,Ltd. Registration number: Y2023980041962 |