CN103993139A - 一种提高调质钢冲击韧性的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及冶金领域，特别涉及一种提高调质钢冲击韧性的方法，包括以下制备步骤：1.将调质钢或者可以进行调质处理的碳钢加热到Ac3以上60-100℃，保温一定时间后进行一次淬火；2.将材料重新加热到Ac1以上50-80℃后，保温一定时间后再二次淬火；3.继续回火至AC1以下10-20℃保温，保温时间比前两段的保温时间长1小时，之后冷却至常温；其中的保温时间根据原材料的最大壁厚进行计算，计算公式为：H＝2+M/25，其中H为保温时间，单位为h，M为产品壁厚，单位为mm。本发明的目的在于提供一种提高调质钢冲击韧性的方法，不仅工艺成本低廉，而且能够显著提高调质钢的冲击韧性。

Description

一种提高调质钢冲击韧性的方法
技术领域
本发明涉及冶金领域，特别涉及一种提高调质钢冲击韧性的方法。
背景技术
所谓调质钢,一般是指含碳量在0.3-0.6％的中碳钢。一般用这类钢制作的零件要求具有很好的综合机械性能,即在保持较高的强度的同时又具有很好的塑性和韧性,人们往往使用调制处理来达到这个目的,所以人们习惯上就把这一类钢称作调质钢。各类机器上的结构零件大量采用调质钢，是结构钢中使用最广泛的一类钢。调质钢是机械制造业中应用十分广泛的重要材料之一。
但是，为了在某些领域使用调质钢制成零部件经常会受到强烈的冲击，而调质钢相对于渗碳钢来说，虽然综合机械性能较高，但是，冲击韧性欠佳，使得零部件的损坏周期比较短。
通常，提高调质钢冲击韧性的方法有：
提高材料的部分合金含量，如镍和铜，等；或净化钢液，降低材料的杂质含量，如使用过滤设备、真空精炼或炉外精炼等方法来减少杂质含量，以净化钢液，来达到提高零件韧性的目的。
但是，就目前的技术来说，增加合金含量会使成本增加，不利于资源的节约利用，在市场竞争中处于不利地位。而净化钢液的潜力有限，且需要较复杂的工艺和昂贵的过滤附件。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高调质钢冲击韧性的方法，不仅工艺成本低廉，而且能够显著提高调质钢的冲击韧性。
本发明的目的是这样实现的，一种提高调质钢冲击韧性的方法，包括以下制备步骤：
步骤1.将调质钢或者可以进行调质处理的碳钢加热到Ac3以上60-100℃，保温一定时间后进行一次淬火；
步骤2.将材料重新加热到Ac1以上50-80℃后，保温一定时间后再二次淬火；
步骤3.继续回火至AC1以下10-20℃保温，保温时间比前两段的保温时间长1小时，之后冷却至常温；
其中的保温时间根据原材料的最大壁厚进行计算，计算公式为：
H＝2+M/25，其中H为保温时间，单位为h，M为产品壁厚，单位为mm。
在第一次淬火时将材料加热到半扩散温度的目的主要是消除偏析和一定的均匀化处理，在淬火时发生快速的组织转变，因此时冷速很快，一次晶粒被初步细化；第二次淬火将材料加热到双相区进行保温，此时部分组织发生相变，生成奥氏体组织，而另一部分组织依然维持着原有细密晶界，并消除前一次淬火应力，之后快速冷却，使奥氏体组织再次进行转变，快速相变产生二次晶粒细化；最后进行临界点回火，各种固溶相析出在晶界均匀分布，使晶粒细化，晶界强化，故而通过本发明提供的方法，能够将材料的强度提升5-10％，延伸率和收缩率均提高10-40％，冲击韧性提高30％以上。
优选地，所述调质钢或者可以进行调质处理的碳钢为，ASTMA352标准内的LCB或LCC材质。
优选地，步骤1和2中，两次的所述淬火是指，在温度小于或者等于30℃时水冷。
优选地，步骤1中，Ac3以上60-100℃，具体为加热到920℃。
优选地，步骤2中，Ac1以上50-80℃，具体为加热到820℃。
优选地，步骤3中，回火至AC1以下10-20℃，具体为回火至700℃。
优选地，步骤3中，所述冷却为水冷或者油冷。
优选地，步骤1、2、3中，加热时的升温速度以及回火速度均控制在250℃/小时-350℃/小时。
附图说明
图1为本发明提供的一种提高调质钢冲击韧性的方法生产方法流程图。
具体实施方式
下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
一种提高调质钢冲击韧性的方法，包括以下制备步骤：
步骤1.将调质钢或者可以进行调质处理的碳钢加热到Ac3以上60-100℃，保温一定时间后进行一次淬火；
步骤2.将材料重新加热到Ac1以上50-80℃后，保温一定时间后再二次淬火；
步骤3.继续回火至AC1以下10-20℃保温，保温时间比前两段的保温时间长1小时，之后冷却至常温；
其中的保温时间根据原材料的最大壁厚进行计算，计算公式为：
H＝2+M/25，其中H为保温时间，单位为h，M为产品壁厚，单位为mm。
在第一次淬火时将材料加热到半扩散温度的目的主要是消除偏析和一定的均匀化处理，在淬火时发生快速的组织转变，因此时冷速很快，一次晶粒被初步细化；第二次淬火将材料加热到双相区进行保温，此时部分组织发生相变，生成奥氏体组织，而另一部分组织依然维持着原有细密晶界，并消除前一次淬火应力，之后快速冷却，使奥氏体组织再次进行转变，快速相变产生二次晶粒细化；最后进行临界点回火，各种固溶相析出在晶界均匀分布，使晶粒细化，晶界强化，故而通过本发明提供的方法，能够将材料的强度提升5-10％，延伸率和收缩率均提高10-40％，冲击韧性提高30％以上。
优选地，所述调质钢或者可以进行调质处理的碳钢为，ASTMA352标准内的LCB或LCC材质。
优选地，步骤1和2中，两次的所述淬火是指，在温度小于或者等于30℃时水冷。
优选地，步骤1中，Ac3以上60-100℃，具体为加热到920℃。
优选地，步骤2中，Ac1以上50-80℃，具体为加热到820℃。
优选地，步骤3中，回火至AC1以下10-20℃，具体为回火至700℃。
优选地，步骤3中，所述冷却为水冷或者油冷。
优选地，步骤1、2、3中，加热时的升温速度以及回火速度均控制在250℃/小时-350℃/小时。
实施例1:
取壁厚为50mm的LCB低温碳钢ASTM A352，以250℃/小时的升温速度加热到880℃，保温4小时后在30℃的水中进行一次淬火；之后将材料重新以250℃/小时的速度加热到790℃后，继续保温4小时后再在30℃的水中进行二次淬火；继续以250℃/小时的速度回火至690℃保温，保温5小时，之后在30℃的水中冷却至常温。
最终测试得到的调质钢的性能，其强度比原材料上升了5％，延伸率和收缩率均提高了10％，冲击韧性提高了32％。
实施例2:
取壁厚为75mm的3.5％镍钢ASTM A352，以300℃/小时的升温速度加热到900℃，保温5小时后在25℃的水中进行一次淬火；之后将材料重新以300℃/小时的速度加热到810℃后，继续保温5小时后再在25℃的水中进行二次淬火；继续以300℃/小时的速度回火至700℃保温，保温6小时，之后在25℃的水中冷却至常温。
最终测试得到的调质钢的性能，其强度比原材料上升了6％，延伸率和收缩率均提高了8％，冲击韧性提高了35％。
实施例3:
取壁厚为60mm的调质钢，以350℃/小时的升温速度加热到890℃，保温4.4小时后在25℃的水中进行一次淬火；之后将材料重新以350℃/小时的速度加热到800℃后，继续保温4.4小时后再在25℃的水中进行二次淬火；继续以300℃/小时的速度回火至700℃保温，保温5.4小时，之后在25℃的水中冷却至常温。
最终测试得到的调质钢的性能，其强度比原材料上升了8％，延伸率和收缩率均提高了9％，冲击韧性提高了32％。
实验例1：
使用相同的材料进行热处理工艺，传统的热处理工艺中使用的工艺参数为900℃水冷，650℃回火空冷。其性能对比如下：
通过以上150根冲击试块冲击值对比可以发现，用本工艺处理的产品其冲击韧性比传统热处理工艺产品的冲击韧性提高了42.3J。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种提高调质钢冲击韧性的方法，其特征在于，包括以下制备步骤：
步骤1.将调质钢或者可以进行调质处理的碳钢加热到Ac3以上60-100℃，保温一定时间后进行一次淬火；
步骤2.将材料重新加热到Ac1以上50-80℃后，保温一定时间后再二次淬火；
步骤3.继续回火至AC1以下10-20℃保温，保温时间比前两段的保温时间长1小时，之后冷却至常温；
其中的保温时间根据原材料的最大壁厚进行计算，计算公式为：
H＝2+M/25，其中H为保温时间，单位为h，M为产品壁厚，单位为mm。
2.根据权利要求1所述的一种提高调质钢冲击韧性的方法，其特征在于：
所述调质钢或者可以进行调质处理的碳钢为，ASTM A352标准内的LCB或LCC材质。
3.根据权利要求2所述的一种提高调质钢冲击韧性的方法，其特征在于：
步骤1和2中，两次的所述淬火是指，在温度小于或者等于30℃时水冷。
4.根据权利要求3所述的一种提高调质钢冲击韧性的方法，其特征在于：
步骤1中，Ac3以上60-100℃，具体为加热到920℃。
5.根据权利要求3所述的一种提高调质钢冲击韧性的方法，其特征在于：
步骤2中，Ac1以上50-80℃，具体为加热到820℃。
6.根据权利要求3所述的一种提高调质钢冲击韧性的方法，其特征在于：
步骤3中，回火至AC1以下10-20℃，具体为回火至700℃。
7.根据权利要求6所述的一种提高调质钢冲击韧性的方法，其特征在于：
步骤3中，所述冷却为水冷或者油冷。
8.根据权利要求1-7任一项所述的一种提高调质钢冲击韧性的方法，其特征在于：
步骤1、2、3中，加热时的升温速度以及回火速度均控制在250℃/小时-350℃/小时。
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