CN105695679B - 一种具有高韧性复相组织分布的钎具钢xgq25的等温淬火工艺 - Google Patents

一种具有高韧性复相组织分布的钎具钢xgq25的等温淬火工艺 Download PDF

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Abstract

一种具有高韧性复相组织分布的钎具钢XGQ25的等温淬火工艺，可实现渗碳后钎具表面为高碳马氏体、基体为下贝氏体组织，而过渡区为竹叶状下贝氏体与低碳马氏体的复相组织。该工艺包括以下步骤：将渗碳后的钎具加热奥氏体化保温完成后分两阶段等温淬火，首先快速冷却至钎具基体的下贝氏体转变温度进行盐浴保温，随后再快速冷却至钎具过渡区的下贝氏体转变温度进行盐浴保温，最后取出试样空冷至室温。然后再回火，并空冷至室温。通过该工艺的实施，使得渗碳后钎具表面形成高碳马氏体组织、心部形成高韧性的下贝氏体组织(无缺口冲击功120～130J)，并在过渡层形成明显的下贝氏体和低碳马氏体复相组织，使钎具获得良好的组织性能匹配，从而达到与国外高品质钎具同等的质量水平。

Description

一种具有高韧性复相组织分布的钎具钢XGQ25的等温淬火 工艺
技术领域
本发明属于金属材料领域，是一种钎具用材料XGQ25钢，具体涉及一种具有高韧性复相组织分布的钎具钢XGQ25的等温淬火工艺。
背景技术
凿岩钎具产品是目前所有钢铁机具中受力状况最恶劣、使用寿命最短、技术含量很高、基础工业必备的消耗性工具之一。与国际先进钎具钢相比，我国钎钢的钢种成分设计基本相同，但制成的钎具产品使用寿命和质量相差较大。
钎具的质量和使用寿命是由其组织结构所决定的，而钎具钢的组织结构是系统的生产工艺控制结果，与冶炼、轧制、锻造、热处理以及机加工等各个生产环节密切相关。通过与国外优质钎具产品的对比发现，就所有工序而言，渗碳和后续热处理工艺是保证钎具渗碳层和基体之间合理的组织过渡以实现疲劳强度和冲击韧性的良好匹配，从而提高钎具使用寿命最为重要的工序。国外优质钎具，如日本钎头、韩国钎头、阿特拉斯钎尾等，过渡区域均为下贝氏体+马氏体组织；国产钎具，如低碳Cr-Ni-Mo钢钎尾等，过渡区域均为马氏体组织。下贝氏体+马氏体的复相组织相较于单一的马氏体组织具有更优良的强韧性匹配，在渗碳层外表面和基体之间形成了更好的组织过渡，这是造成国内外钎具质量存在差异的主要原因之一。目前国内的热处理制度一般采用油淬、空冷、等温盐浴淬火等方式，这些热处理方式无法实现钎具表面到心部组织的平缓过渡，导致目前国内钎具寿命普遍较短。
本发明就是一种具有高韧性复相组织分布的钎具钢XGQ25的等温淬火工艺，采用该工艺后，可以实现渗碳后钎具表面形成高碳马氏体组织、心部形成高韧性的下贝氏体组织，并在过渡层形成明显的下贝氏体和低碳马氏体复相组织。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有高韧性复相组织分布的钎具钢XGQ25的等温淬火工艺，采用该工艺后，可以实现渗碳后钎具表面形成高碳马氏体组织、心部形成高韧性的下贝氏体组织，并在过渡层形成明显的下贝氏体和低碳马氏体复相组织，以实现组织性能的良好匹配，从而有效的提高了钎具的使用寿命。
本发明涉及一种具有高韧性复相组织分布的钎具钢XGQ25的等温淬火工艺，具体包括步骤：
步骤1：渗碳工艺：钎具采用热轧XGQ25钢棒，置于930℃±10℃的多功能渗碳炉内进行渗碳，渗碳剂为煤油，渗碳过程分两段进行：碳势控制为1.2％时渗碳3h；随后将碳势调整为1.0％保温3h；渗碳完成后随炉冷却到850℃，保温30min，油淬至室温；
步骤2：将经上述步骤渗碳完成后的钎具在650℃±10℃高温回火，保温60min，空冷，随后按尺寸要求进行精加工；
步骤3：淬火处理：在温度为800℃±10下保温60分钟，保温完成后分两阶段等温淬火，首先快速冷却至400℃±10℃盐浴保温20min，随后再快速冷却至310℃±10℃盐浴保温30min，最后取出试样空冷至室温。然后在200℃回火保温120分钟，保温完成后空冷至室温。具体工艺路线如图1所示。
2、进一步，所述步骤3：其特征在于：1)所述步骤3：淬火处理：在温度为800℃±10下保温60分钟，保温完成后分两阶段等温淬火，首先快速冷却至400℃±10℃盐浴保温20min，随后再快速冷却至310℃±10℃盐浴保温30min，最后取出试样空冷至室温。然后在200℃回火保温120分钟，保温完成后空冷至室温。2)通过该工艺的实施，使得渗碳后钎具表面形成高碳马氏体组织、心部形成高韧性的下贝氏体组织(无缺口冲击功120～130J)，并在过渡层形成明显的下贝氏体和低碳马氏体复相组织，使钎具获得良好的组织性能匹配。
本发明的有益效果是：
1、两阶段等温淬火，第一阶段等温盐浴淬火温度在400℃±10℃，保温20min使得基体发生部分下贝氏体转变，形成低碳下贝氏体加马氏体混合组织。
2、第二阶段盐浴淬火，温度范围在310℃±10℃，保温30min，在过渡区获得竹叶状下贝氏体组织加马氏体混合组织。
附图说明
图1是等温淬火热处理工艺示意图；
图2是实施例热处理后过渡区典型的显微组织照片：(a)金相组织；(b)扫描电镜组织；
图3是对比例热处理后过渡区典型的显微组织照片：(a)金相组织；(b)扫描电镜组织。
具体实施方式
采用热轧XGQ25钢棒(化学成分为C:0.24-0.26％、Si:1.62-1.72％、Mn:1.45-1.55％、Cr:0.32-0.38％、Ni:1.46-1.55％、Mo:0.63-0.68％、V:0.10-0.12％、P:≤0.015％、S:≤0.008％)进行粗加工，粗加工完成后进行如下操作：
实施例采用的热处理工艺参数如表1所示。热处理后实施例1～5获得的钎具无缺口冲击功分别为126J、125J、127J、126J以及124J，对比例获得的钎具无缺口冲击功仅为53J。实施例和对比例热处理后过渡区典型的金相组织与扫描电子显微镜照片分别如图2和图3所示。由图可以看出，实施例热处理后过渡区组织为明显的低碳马氏体加竹叶状下贝氏体；而对比例热处理后过渡区组织为低碳马氏体加少量的下贝氏体，下贝氏体特征不明显。所有实施例均满足权利书要求。
表1实施例与对比例采用的热处理工艺参数与热处理后性能

Claims (1)

1.一种具有高韧性复相组织分布的钎具钢XGQ25的等温淬火工艺，其特征在于：具体包括以下步骤：
步骤1：渗碳工艺：钎具采用热轧XGQ25钢棒，置于930℃±10℃的多功能渗碳炉内进行渗碳，渗碳剂为煤油，渗碳过程分两段进行：碳势控制为1.2％时渗碳3h；随后将碳势调整为1.0％保温3h；渗碳完成后随炉冷却到850℃，保温30min，油淬至室温；
步骤2：将经上述步骤渗碳完成后的钎具在650℃±10℃高温回火，保温60min，空冷，随后按尺寸要求进行精加工；
步骤3：淬火处理，然后在200℃回火保温120分钟，保温完成后空冷至室温；
步骤3的淬火处理为：在温度为800℃±10℃ 下保温60分钟，保温完成后分两阶段等温淬火，首先快速冷却至400℃±10℃盐浴保温20min，随后再快速冷却至310℃±10℃盐浴保温30min，最后取出试样空冷至室温；通过该工艺的实施，使得渗碳后钎具表面形成高碳马氏体组织、心部形成高韧性的下贝氏体组织，无缺口冲击功120～130J，并在过渡层形成明显的下贝氏体和低碳马氏体复相组织，使钎具获得良好的组织性能匹配。
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