CN108203787B - 一种提高石墨化钢石墨化率的处理方法 - Google Patents

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Abstract

一种提高石墨化钢石墨化率的处理方法，属于钢铁材料加工技术领域。其特征在于根据相图理论，将石墨化钢的石墨化处理过程分为两个阶段进行，第一阶段的石墨化过程主要是在550℃～Ac1温度范围内进行；第二阶段的石墨化过程主要是在Ac1～GPc温度范围内进行，GPc是根据第一阶段石墨化后铁素体中的碳含量在相图中GP线所对应的温度。石墨化钢在第一阶段石墨化处理后，其组织主要由石墨、粒状渗碳体、铁素体组成；而在进行第二阶段石墨化时，由于温度提高，渗碳体热稳定性降低，分解速度加快，有助于石墨化率的提高，因此其组织主要由石墨和铁素体组成，其石墨化率可以达到96％以上。

Description

一种提高石墨化钢石墨化率的处理方法
技术领域
本发明涉及一种提高石墨化钢石墨化率的处理方法，属于钢铁材料加工技术领域。
背景技术
石墨具有特殊的简单六方点阵，其强度、硬度和塑性很低。在钢的成分范围内，被视引起材质变坏的脆性相。然而，近年来人们利用钢中渗碳体的石墨化开发出了新型结构钢，如具有较高切削性能的石墨化易切削钢、具有良好成型性能的石墨化中、高碳钢板，其研制正是利用了石墨的质软、润滑等的作用。
目前，钢的石墨化过程主要是在600℃～Ac1温度范围内进行退火处理，但是，由于石墨化率不高而影响了预期的性能。如专利1(钢板及其制造方法，申请公布号：CN101903547A)公布了一种热轧钢板，其主要化学成分及其质量百分比：C：0.30～0.70％；Si：0.10％以下；Mn：0.20％以下；P：0.010％以下；S：0.010％以下；Al：0.05％以下；N：0.050％以下；余量由Fe及不可避免的杂质构成。其石墨化是在720℃以下的退火温度下进行的退火处理，其石墨率不高，最高为77％(根据实施例)。
目前石墨化方法采用的温度低于相图中的Ac1，温度低，渗碳体的热稳定性降低，虽然可以分解，但是并不能完全分解，其石墨化后的组织中往往存在未完全分解的渗碳体，石墨化率难以提高。因此，寻求一种新的途径来提高石墨化钢的石墨率，将具有极其重要的理论和实际意义。为此，本发明提出一种提高石墨化钢石墨化率的处理方法。
发明内容
石墨化钢的石墨化过程主要是利用渗碳体体的分解来实现。鉴于石墨化钢的碳含量较高，碳含量大于0.25％，因此，为了使渗碳体可以实现完全分解，本发明提出石墨化钢两阶段石墨化的处理方法，即第一阶段的石墨化在低于相图中的Ac1的温度进行，第二阶段的石墨化是在经石墨化在低于相图中的GP线以下的温度进行。
本发明通过以下技术措施实现：
一种提高石墨化钢石墨化率的处理方法，其特征在于所述石墨化钢的主要化学成分及其质量百分比含量为：C：0.25～2.11％；Si：0.60～1.60％；Mn：0.20～0.50％；P≤0.015％；S：≤0.015％；其余含量为Fe；根据相图理论，将石墨化钢的石墨化处理过程分为两个阶段进行，第一阶段的石墨化过程主要是在550℃～Ac1温度范围内进行；第二阶段的石墨化过程主要是Ac1～GPc温度范围内进行，GPc是根据第一阶段石墨化后铁素体中的碳含量在相图中GP线所对应的温度。
进一步地，所述的第一阶段石墨化处理，是指对石墨化钢在温度为550℃～Ac1范围内进行5～10小时等温，并随炉冷却至室温的一个热处理过程。
进一步地，所述的第二阶段石墨化处理，是指对石墨化钢在温度为Ac1～GPc范围内进行1～3小时等温，并随炉冷却至室温的一个热处理过程。
本发明的有益效果：
利用该方法处理的石墨化钢，其石墨化率可以达到96％以上。
具体实施方式
现将本发明的实施例具体叙述于后。
本发明提出的两阶段石墨化处理方法，主要是对C含量为0.25～2.11％、Si含量为0.60～1.60％、Mn含量为0.20～0.50％、P含量≤0.015％、S含量≤0.015％、其余含量为Fe的石墨化钢板来进行。其具体方法是将石墨化钢的石墨化处理过程分为两个阶段进行，第一阶段的石墨化过程主要是在550℃～Ac温度范围内进行5～10小时等温，并随炉冷却至室温的一个热处理过程；第二阶段的石墨化过程主要是Ac1～GPc温度范围内进行1～3小时等温，并随炉冷却至室温的一个热处理过程。其中，GPc是根据第一阶段石墨化后铁素体中的碳含量在相图中GP线所对应的温度。
以下结合实施例对本发明的技术方案做进一步描述。实施例仅用于说明本发明，而不是以任何方式来限制本发明。
实施例1
本实施例选用C含量为0.26％、Si含量为0.88％、Mn含量为0.50％、P含量为0.008％、S含量为0.015％、其余含量为Fe的石墨化钢。第一阶段的石墨化处理是在600℃、6小时等温，炉冷至室温的条件下进行的，其石墨化后的组织主要由铁素体、渗碳体、石墨组成，石墨化率为75％；铁素体中的碳含量为0.011％；第二阶段的石墨化处理是在830℃、1小时等温，炉冷至室温的条件下进行的，其石墨化后的组织主要由铁素体、石墨组成，石墨化率为99％。
实施例2
本实施例选用C含量为1.66％、Si含量为1.56％、Mn含量为0.40％、P含量为0.009％、S含量为0.010％、其余含量为Fe的石墨化钢。第一阶段的石墨化处理是在680℃、9小时等温，炉冷至室温的条件下进行的，其石墨化后的组织主要由铁素体、渗碳体、石墨组成，石墨化率为77％；铁素体中的碳含量为0.019％；第二阶段的石墨化处理是在800℃、2.5小时等温，炉冷至室温的条件下进行的，其石墨化后的组织主要由铁素体、石墨组成，石墨化率为98％。
由实施例可见，利用本发明提出的两阶段石墨化方法，可以有效提高石墨化钢的石墨化率。

Claims (3)

1.一种提高石墨化钢石墨化率的处理方法，其特征在于所述石墨化钢的化学成分及其质量百分比含量为：C：0.25～2.11％；Si：0.60～1.60％；Mn：0.20～0.50％；P≤0.015％；S：≤0.015％；其余含量为Fe；根据相图理论，将石墨化钢的石墨化处理过程分为两个阶段进行，第一阶段的石墨化过程是在550℃～Ac1温度范围内进行；第二阶段的石墨化过程是Ac1～GPc温度范围内进行，GPc是根据第一阶段石墨化后铁素体中的碳含量在相图中GP线所对应的温度；
利用该方法处理的石墨化钢，其石墨化率可以达到96％以上。
2.据权利要求1所述的一种提高石墨化钢石墨化率的处理方法，其特征在于，所述的第一阶段石墨化处理，是指对石墨化钢在温度为550℃～Ac1范围内进行5～10小时等温，并随炉冷却至室温的一个热处理过程。
3.据权利要求1所述的一种提高石墨化钢石墨化率的处理方法，其特征在于，所述的第二阶段石墨化处理，是指对石墨化钢在温度为Ac1～GPc范围内进行1～3小时等温，并随炉冷却至室温的一个热处理过程。
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