CN105506248B - 一种中高碳钢晶粒细化热处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种中高碳钢晶粒细化热处理方法，它包括如下步骤：将中高碳钢构件加热到对应材料的相变点Ac3或Accm点以上，保温一段时间完成奥氏体化；然后将奥氏体化的构件快速冷却到Ms点以上至450℃范围内，然后立刻停止冷却，在室温或低于Ms点温度的环境下自然停留0‑30分钟；然后将构件快速加热完成重新奥氏体化，然后空冷或淬火到室温。本发明能通过热处理的工艺技术方案，有效细化碳素钢的晶粒尺寸，通过工艺手段满足碳素钢及制品的组织优化需求，对提高性能具有显著作用。
Description
技术领域
本发明涉及中高碳钢结构件、焊接件热影响区的组织细化热处理技术领域。
背景技术
中高碳钢是一种历史较长、使用量较大的钢材，针对中高碳钢的晶粒尺寸细化方面，目前普遍材料的方法有：对材料进行冷变形后再加热，控制再结晶温度，通过变形晶粒重新结晶的过程来实现对晶粒的细化，但如果变形不均匀则会出现明显的再结晶不完全或是混晶，同时一些结构件并不能进行直接的冷变形加工，因此其应用也比较有限；还有通过控轧控冷的工艺方法，快速冷却控制动态再结晶晶粒的长大过程来完成对晶粒尺寸的控制，或是通过添加合金元素，析出弥散相来稳定晶界，防止再结晶晶粒晶粒长大，但其应用范围以及成本方面也具有较大局限性；还有的热处理方法则是采用反复正火的方法进行，但该方法效果差，能耗大。
发明内容
本发明的目的在于通过控制热处理的冷却速度、相变组织及奥氏体化温度，实现提高奥氏体晶粒形核率，控制晶粒长大温度的一种热处理技术，以满足相关只能通过热处理来细化晶粒的工艺需求。
本发明的技术方案如下：
本发明是一种中高碳钢晶粒细化热处理方法，它是将中高碳钢构件加热（对局部的处理可以采用感应加热等快速加热方法）到对应的相变点Ac3或Accm点以上50-100℃范围，保温一段时间完成奥氏体化。然后将奥氏体化的构件快速浸入200-450℃的等温槽中，搅动等温槽内冷却介质对流，加速冷却，保温时间在0.1-5秒内，然后快速离开盐槽，在室温下停留0-30分钟左右，然后将试样进行快速加热，加热速度＞20 ℃/分钟，到相变点Ac3或Accm点以上10-100℃范围保温20-40分钟完成重新奥氏体化，即完成晶粒细化热处理。若出现混晶可再次进行以上操作。
本发明能通过热处理的工艺技术方案，有效细化碳素钢的晶粒尺寸，通过工艺手段满足碳素钢及制品的组织优化需求，对提高性能具有显著作用。
附图说明：
图1是实施例1处理前的组织晶粒形貌金相图；
图2是实施例1按照本发明的方法处理后的组织晶粒形貌金相图；
图3是实施例2处理前的组织晶粒形貌金相图；
图4是实施例2按照本发明的方法处理后的组织晶粒形貌金相图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1：
对直径16mm的70钢坯料，由于热处理过热晶粒发生异常长大，将其在840℃奥氏体化保温40分钟后，快速浸入300℃搅动的盐槽中等温1-5秒后立刻取出，在空气中采用风冷或在室温下放置，冷却1-10分钟。然后重新放入800-860℃的炉中加热，保温30分钟完成奥氏体化，随后出炉淬火，可将晶粒从5-6级细化到7级以上，如图1所示，过热坯料原奥氏体晶粒尺寸平均为46.34um，6级左右，且混晶明显。经本发明的方法处理后，平均晶粒尺寸为32.42um，约为7级，晶粒比较均匀，如2所示。
实施例2：
对小尺寸构件65Mn钢板，采用高压缩空气将构件奥氏体化后在0.1-8秒内快速冷却到该钢的Ms点以上450℃以下温度范围内形成过冷奥氏体，然后在室温下停留0-30分钟左右，然后将试样进行快速加热，加热速度＞20℃/分钟，到相变点Ac3或Accm点以上10-100℃范围保温20-40分钟完成重新奥氏体化，即完成晶粒细化热处理，若出现混晶可再次进行以上操作，图3展示了处理前过热65Mn晶粒形貌，图4展示了采用本发明的方法处理两次后的晶粒形貌。
当然，以上只是本发明的具体应用范例，本发明还有其他的实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明所要求的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种中高碳钢晶粒细化热处理方法，其特征在于所述热处理方法的步骤为：将中高碳钢构件加热到对应材料的相变点Ac3或Accm点以上，保温一段时间完成奥氏体化；然后将奥氏体化的构件快速冷却到Ms点以上至450℃范围就立刻停止冷却，让其自然在室温或低于Ms点温度的环境下停留1-30分钟；然后将构件快速加热完成重新奥氏体化，然后淬火到室温；
所述快速加热完成重新奥氏体化的加热速度＞20℃/分钟；
快速冷却所到的温度为材料的马氏体转变点Ms到450℃范围；
所述快速加热完成重新奥氏体化是重新升温到相变点Ac3或Accm点以上10-100℃范围保温20-40分钟。
2.根据权利要求1所述的中高碳钢晶粒细化热处理技术，其特征在于：所述快速冷却是指0.1-5秒内完成冷却。
3.根据权利要求1所述的中高碳钢晶粒细化热处理技术，其特征在于：所述快速冷却的方式可用流体喷射的方法或等温槽在介质中等温的方法。
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