CN106555035B - 一种提高3Cr耐蚀铸钢件冲击韧性的热处理工艺 - Google Patents

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Abstract

一种提高3Cr耐蚀铸钢件冲击韧性的热处理工艺,包括以下步骤：①采用二次正火工艺。②第一次正火温度为880℃～950℃，保温4～6小时,随后空冷至室温。③第二次正火温度为880℃～950℃，保温2～3小时,随后以200℃/h的冷速冷却到680～720℃，再以60℃/h的冷速冷却到550～600℃，随后空冷至室温。该工艺获得的室温组织主要为铁素体+珠光体，材料强度满足牌号ZG270‑500的性能要求，并且室温冲击韧性大幅提高，冲击功大于80J；‑20℃和‑40℃的冲击功均大于27J。

Description

一种提高3Cr耐蚀铸钢件冲击韧性的热处理工艺
技术领域
本发明属于桥梁支座用耐蚀铸钢件产品生产技术，特别涉及冲击韧性要求较高的3Cr耐蚀铸钢件热处理工艺。
背景技术
桥梁支座是桥梁建设的重要材料，其位于桥墩墩台之上，在桥面与墩台之间起到支撑和缓冲作用，因此，国标中对桥梁支座用铸钢件的冲击韧性有明确要求，GB/T11352中对各强度级别的铸件冲击韧性见表1。GB/T11352的冲击韧性为室温冲击，仅适用于普通环境使用。随着桥梁建筑更广泛的建设，桥梁支座的服役环境更苛刻。特别是在腐蚀环境和寒冷地区，对桥梁支座的冲击韧性提出了更高的要求。在公开的“一种适用于海洋环境的耐腐蚀桥梁支座用钢”的实施例中阐述了正火后以一定的冷却方式冷却至室温获得强度ZG270-500、ZG310-570、ZG340-640热处理工艺。但是，实施例中的冲击韧性仅满足了室温冲击韧性要求，超出指标的富裕度不足，对低温冲击韧性没有涉及。国内外也未见采用两次正火的热处理工艺提高铸钢件冲击韧性的相关专利。因此，针对腐蚀的苛刻环境，本发明开发新的热处理工艺，提高牌号ZG270-500桥梁支座的冲击韧性，特别是低温冲击韧性，保证桥梁支座在腐蚀以及寒冷环境下抵抗冲击载荷的能力和安全服役性能。
表1一般工程用铸造碳钢件力学性能(≥)
发明内容
为了达到上述技术目标，本发明提供了一种在保证桥梁支座用铸钢件满足牌号ZG270-500的力学性能同时,能大幅提高其冲击韧性,特别是低温冲击韧性，保证桥梁支座在腐蚀和低温苛刻环境下服役安全性。
本发明目的主要通过以下技术方案实现：
一种提高3Cr耐蚀铸钢件冲击韧性的热处理工艺，采用两次正火热处理工艺，保证组织均匀细化，提高3Cr耐腐蚀桥梁支座的冲击韧性，包括以下步骤：
①第一次正火温度为880℃～950℃，保温4～6小时,随后空冷至室温；
②第二次正火温度为880℃～950℃，保温2～3小时,随后以200℃/h的冷速冷却到680～720℃，再以60℃/h的冷速冷却到550～600℃，随后空冷至室温。
优选地，包括以下步骤：
①第一次正火温度为880℃～920℃，保温5～6小时,随后空冷至室温；
②第二次正火温度为880℃～920℃，保温2.5～3小时,随后以200℃/h的冷速冷却到680～700℃，再以60℃/h的冷速冷却到550～570℃，随后空冷至室温。
优选地，包括以下步骤：
①第一次正火温度为925℃～950℃，保温4～5小时,随后空冷至室温；
②第二次正火温度为925℃～950℃，保温2～2.5小时,随后以200℃/h的冷速冷却到705～720℃，再以60℃/h的冷速冷却到575～600℃，随后空冷至室温。
优选地，热处理后的3Cr耐蚀铸钢件组织主要为铁素体+珠光体。
优选地，铸钢件标样的室温冲击功大于80J，-20℃和-40℃的冲击功均大于27J。
进一步地，提供上述热处理工艺制得的3Cr耐蚀铸钢件。
鉴于铸钢件截面尺寸较大，采用二次正火可以有效地消除混晶、细化奥氏体晶粒。第一次正火的目的是为了消除铸造组织中的粗大碳化物,减轻铸锭合金元素偏析，完成奥氏体均匀化。第二次正火+控制冷速的目的是组织细化和均匀化，为保证获得优良的力学性能打好基础。880℃～950℃到680～720℃的冷却速度200℃/h，其目的是为了使奥氏体在较快的冷却速度下发生铁素体+珠光体相变,相变后的组织更均匀；再以60℃/h的较慢冷速冷却到550～600℃，使得珠光体转变更充分；之后空冷到室温，从而保证了铸钢件获得优良的拉伸性能和较高的冲击韧性，按照本发明所述的热处理工艺，3Cr铸钢件的拉伸性能满足牌号ZG270-500的性能指标，室温冲击功大于80J，-20℃和-40℃的冲击功均大于27J。
本发明的有益效果是：
本发明提供的一种提高3Cr耐蚀铸钢件冲击韧性的热处理工艺，本发明所指3Cr合金成分体系属于耐蚀铸钢件，采用本发明所述热处理工艺得到的材料性能满足了广泛使用的ZG270-500牌号铸钢件性能要求。通过两次正火使铸钢件组织完全均匀细化，冲击韧性大幅提高，冲击功达到80J以上，特别是-20℃和-40℃的冲击韧性均超过了27J。本发明是对耐蚀铸钢件材料性能的突破，为用于寒冷地区使用高冲击韧性的桥梁支座铸钢件提供了一种生产技术。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明获得的金相组织特征(×100倍)，主要为铁素体+珠光体。
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。
实施例1-6以及对比例7，列于表1，表2为3Cr耐蚀铸钢件的力学性能。
表1本发明实施例3Cr耐蚀铸钢件热处理工艺
表2本发明3Cr耐蚀铸钢件的力学性能
本发明获得的金相组织主要为铁素体+珠光体，其组织特征(×100倍)如图1所示。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种提高3Cr耐蚀铸钢件冲击韧性的热处理工艺，采用两次正火热处理工艺，保证组织均匀细化，提高3Cr耐腐蚀桥梁支座的冲击韧性，其特征在于：包括以下步骤：
①第一次正火温度为880℃～950℃，保温4～6小时,随后空冷至室温；
②第二次正火温度为900℃～950℃，保温2～3小时,随后以200℃/h的冷速冷却到680～720℃，再以60℃/h的冷速冷却到550～600℃，随后空冷至室温；
热处理后的3Cr耐蚀铸钢件组织主要为铁素体+珠光体；
铸钢件标样的室温冲击功大于80J，-20℃和-40℃的冲击功均大于27J。
2.根据权利要求1所述的提高3Cr耐蚀铸钢件冲击韧性的热处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
①第一次正火温度为880℃～920℃，保温5～6小时,随后空冷至室温；
②第二次正火温度为900℃～920℃，保温2.5～3小时,随后以200℃/h的冷速冷却到680～700℃，再以60℃/h的冷速冷却到550～570℃，随后空冷至室温。
3.根据权利要求1所述的提高3Cr耐蚀铸钢件冲击韧性的热处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
①第一次正火温度为925℃～950℃，保温4～5小时,随后空冷至室温；
②第二次正火温度为925℃～950℃，保温2～2.5小时,随后以200℃/h的冷速冷却到705～720℃，再以60℃/h的冷速冷却到575～600℃，随后空冷至室温。
4.如权利要求1-3之一所述热处理工艺制得的3Cr耐蚀铸钢件。
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