CN109055687A - 一种能提高35Mn钢锻件冲击性能的热处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种能提高35Mn钢锻件冲击性能的热处理方法，先加热到600～650℃保温，再升温至860～890℃，均温后保温，出炉鼓风冷却至室温；加热到600～650℃并保温，再升温至810～830℃，均温后保温，出炉鼓风冷却至室温；加热到600～620℃，均温后保温，随炉冷却至≤400℃后，出炉空气冷。本发明采用正火、鼓风冷却；再低温正火、鼓风冷却和回火的热处理方式，先可均匀细化35Mn钢锻件原始组织，再低温正火致使其无法完全珠光体转变，得到更为组织均匀、晶粒细小的片状珠光体和少量铁素体，均匀细小的铁素体组织可提高其冲击性能，AKV(室温)可达到35～55J，单个值为32～70J。

Description

一种能提高35Mn钢锻件冲击性能的热处理方法
技术领域
本发明涉及亚共析碳锰钢锻件生产技术领域，主要涉及一种提高35Mn钢锻件冲击性能的热处理工艺方法。
背景技术
亚共析钢加热到AC3+(30～50℃)，均温后在空气中冷却，得到珠光体组织的热处理工艺，称为普通正火。本发明第二次采用的是AC3+(10～30℃)的正火温度进行的低温正火工艺。
该种35Mn材质标准在有效热处理截面为250～500mm锻件的纵向强度要求为490～610MPa、纵向冲击要求为≥32J，该种材料广泛应用于柴油机零部件。由于该标准的冲击性能要求相对于该种35Mn材质成分而言，其冲击性能要求高。大型锻件存在结晶缓慢、偏析、晶粒粗大且不均匀等问题，第一次正火和鼓风冷可均匀细化35Mn钢锻件原始组织，但此时所得的组织晶粒仍较粗大；第二次采用低温正火致使其无法完全珠光体转变，并且采用低温正火出炉后可加快其冷却时间，鼓风冷可加快其冷却速度、细化组织，以至于最终得到更为组织均匀、晶粒细小的片状珠光体和少量铁素体，均匀细小的铁素体组织可提高其冲击性能。
如采用常规的正火(鼓风冷却)+回火热处理工艺方式，可满足其强度要求，但冲击性能难以满足，合格率较低。如采用可确保其冲击性能的热处理工艺，其强度要求却无法满足。
因此在材质成分配比空间较小的情况下满足其高冲击性能要求，必须研究非常规的热处理方式，使其综合力学性能满足相关标准要求。
发明内容
本发明的目的是针对上述现状，旨在提供一种能使35Mn钢锻件纵向冲击性能AKV(室温)平均值达到35～55J，单个值为32～70J，能满足该种材质标准要求的热处理方法。
本发明目的实现方式为，一种能提高35Mn钢锻件冲击性能的热处理方法，35Mn钢锻件的实际熔炼成分％，wt为：C:0.32％～0.36％，Si:0.25％～0.28％，Mn:0.70％～0.76％，P：0.007％～0.013％，S：0.005％～0.007％，Cr：0.02％～0.07％，Ni：0.05％～0.11％，Mo：0.03％～0.07％，Cu：0.07％～0.15％，其余元素满足相关要求；
热处理的具体步骤如下：
1)先将35Mn钢锻件加热到600～650℃，并保温2小时，再升温至860～890℃，均温后保温，保温时间按0.6h/100mm计算，出炉鼓风冷却至室温；
所述100mm指的是35Mn钢锻件热处理的有效截面；
2)将经步骤1)冷却至室温的35Mn钢锻件先加热到600～650℃并保温2小时，再升温至810～830℃，均温后保温，保温时间按0.6h/100mm计算，出炉鼓风冷却至室温；
所述100mm指的是35Mn钢锻件热处理的有效截面；
3)将经步骤2)冷却至室温的35Mn钢锻件加热到600～620℃，均温后保温，保温时间按1.5h/100mm计算，随炉冷却至≤400℃后，出炉空气冷，得冲击性能高的35Mn钢锻件；
所述100mm指的是35Mn钢锻件热处理的有效截面。
本发明采用正火，鼓风冷却；低温正火，鼓风冷却和回火的热处理方式，第一次正火和鼓风冷却可均匀细化35Mn钢锻件内部组织，但此时所得的组织晶粒仍较粗大；第二次低温正火和鼓风冷可得到比第一次正火和鼓风冷后更为均匀细小的组织，而且第二次采用的是低温正火，可使其无法完全珠光体转变，以至于最终得到组织均匀、晶粒细小的片状珠光体和少量铁素体，均匀细小的铁素体组织可提高35Mn钢锻件的冲击性能。
采用本发明热处理的有效截面为320～323mm的35Mn钢锻件纵向力学性能可达到：Rm：495～574MPa，Rp0.2：259～329MPa,A：30％～33％，Z：58％～61％，AKV(室温)平均值：41.7～57.3J，单个值为38～64J。
本发明解决了35Mn钢锻件冲击性能难以合格的难题，提高了其一次试验合格率，降低了制造成本。
具体实施方式
本发明所用35Mn钢锻件的实际熔炼成分％，wt，为：C:0.32％～0.36％，Si:0.25％～0.28％，Mn:0.70％～0.76％，P：0.007％～0.013％，S：0.005％～0.007％，Cr：0.02％～0.07％，Ni：0.05％～0.11％，Mo：0.03％～0.07％，Cu：0.07％～0.15％，其余元素满足相关要求。
本发明的热处理方法是，先加热到600～650℃保温，再升温至860～890℃，均温后保温，出炉鼓风冷却至室温；加热到600～650℃并保温，再升温至810～830℃，均温后保温，出炉鼓风冷却至室温；加热到600～620℃，均温后保温，随炉冷却至≤400℃后，出炉空气冷，得冲击性能高的35Mn钢锻件。
采用本发明热处理的有效热处理截面为320～323mm的35Mn钢锻件纵向力学性能可达到：Rm：495～574MPa，Rp0.2：259～329MPa,A：30％～33％，Z：58％～61％，AKV(室温)平均值：41.7～57.3J，单个值为38～64J。
下面用具体实施例详述本发明。
实施例1：
有效热处理截面为321mm的35Mn钢锻件，其实际熔炼成分(wt)为：C:0.34％，Si:0.27％，Mn:0.70％，P：0.010％，S：0.005％，Cr：0.02％，Ni：0.08％，Mo:0.03％，Cu：0.12％，其余元素满足相关要求。
热处理的具体步骤如下：
1)先将35Mn钢锻件加热到600～620℃，并保温2小时，再升温至870℃，均温后保温约2h，出炉鼓风冷却至室温；
2)将经步骤1)冷却至室温的35Mn钢锻件先加热到600～650℃并保温2小时，再升温至810～830℃，均温后保温约2h，出炉鼓风冷却至室温；
3)将经步骤2)冷却至室温的35Mn钢锻件加热到610℃，均温后保温约5h，随炉冷却至≤400℃后，出炉空气冷，得冲击性能高的35Mn钢锻件。
本实施例热处理的35Mn钢锻件纵向力学性能值为：Rm：526MPa，Rp0.2：321MPa,A:31％，Z:60％，AKV(室温)平均值52.3J，单个值为51、59、47J。
实施例2：
有效热处理截面为323mm的35Mn钢锻件，其实际熔炼成分(wt)为：C:0.35％，Si:0.28％，Mn:0.76％，P：0.011％，S：0.005％，Cr：0.07％，Ni：0.10％，Mo:0.07％，Cu：0.15％。
热处理的具体步骤如下：
1)先将35Mn钢锻件加热到640～650℃，并保温2小时，再升温至870℃，均温后保温约2h，出炉鼓风冷却至室温；
2)将经步骤1)冷却至室温的35Mn钢锻件先加热到640～650℃并保温2小时，再升温至830℃，均温后保温约2h，出炉鼓风冷却至室温；
3)将经步骤2)冷却至室温的35Mn钢锻件加热到600℃，均温后保温约5h，随炉冷却至≤400℃后，出炉空气冷，得冲击性能高的35Mn钢锻件。
本实施例热处理的35Mn钢锻件纵向力学性能值为：Rm：545MPa，Rp0.2：329MPa,A:30％，Z:59％，AKV(室温)平均值41.7J，单个值为42、41、42J。
实施例3：
有效热处理截面为320mm的35Mn钢锻件，其实际熔炼成分(wt)为：C:0.36％，Si:0.25％，Mn:0.72％，P：0.013％，S：0.005％，Cr：0.03％，Ni：0.11％，Mo:0.05％，Cu：0.14％。
热处理的具体步骤如下：
1)先将35Mn钢锻件加热到610～630℃，并保温2小时，再升温至870℃，均温后保温约2h，出炉鼓风冷却至室温；
2)将经步骤1)冷却至室温的35Mn钢锻件先加热到610～630℃并保温2小时，再升温至830℃，均温后保温约2h，出炉鼓风冷却至室温；
3)将经步骤2)冷却至室温的35Mn钢锻件加热到610℃，均温后保温约5h，随炉冷却至≤400℃后，出炉空气冷，得冲击性能高的35Mn钢锻件。
本实施例热处理的35Mn钢锻件纵向力学性能值为：Rm：518MPa，Rp0.2：270MPa,A:30％，Z:58％，AKV(室温)平均值41.7J，单个值为42、45、38J。
实施例4：
有效热处理截面为321mm的35Mn钢锻件，其实际熔炼成分(wt)为：C:0.35％，Si:0.27％，Mn:0.72％，P：0.010％，S：0.007％，Cr：0.04％，Ni：0.05％，Mo:0.03％，Cu：0.11％。
热处理的具体步骤如下：
1)先将35Mn钢锻件加热到620～640℃，并保温2小时，再升温至870℃，均温后保温约2h，出炉鼓风冷却至室温；
2)将经步骤1)冷却至室温的35Mn钢锻件先加热到620～640℃并保温2小时，再升温至830℃，均温后保温约2h，出炉鼓风冷却至室温；
3)将经步骤2)冷却至室温的35Mn钢锻件加热到610℃，均温后保温约5h，随炉冷却至≤400℃后，出炉空气冷，得冲击性能高的35Mn钢锻件。
本实施例热处理的35Mn钢锻件纵向力学性能值为：Rm：574MPa，Rp0.2：324MPa,A:33％，Z:61％，AKV(室温)平均值57.3J，单个值为57、52、63J。
实施例5：
有效热处理截面为322mm的35Mn钢锻件，其实际熔炼成分(wt)为：C:0.32％，Si:0.27％，Mn:0.72％，P：0.007％，S：0.005％，Cr：0.05％，Ni：0.05％，Mo:0.04％，Cu：0.07％。
热处理的具体步骤如下：
1)先将35Mn钢锻件加热到600～630℃，并保温2小时，再升温至870℃，均温后保温约2h，出炉鼓风冷却至室温；
2)将经步骤1)冷却至室温的35Mn钢锻件先加热到600～630℃并保温2小时，再升温至830℃，均温后保温约2h，出炉鼓风冷却至室温；
3)将经步骤2)冷却至室温的35Mn钢锻件加热到610℃，均温后保温约5h，随炉冷却至≤400℃后，出炉空气冷，得冲击性能高的35Mn钢锻件。
本实施例热处理的35Mn钢锻件纵向力学性能值为：Rm：495MPa，Rp0.2：259MPa,A:30％，Z:59％，AKV(室温)平均值56.7J，单个值为46、64、60J。
本申请人采用常规的正火(鼓风冷却)+回火热处理工艺作了实施例1-5的对比实施例1-5，对比实施例1-5的所有条件同实施例1-5，不同的是，没有采用“加热到600～650℃并保温2小时，再升温至830℃，均温后保温约2h，出炉鼓风冷却至室温”的步骤2)，结果如下：
经对比实施例1热处理的35Mn钢锻件纵向力学性能值为：Rm：555MPa，Rp0.2：329MPa,A:27％，Z:60％，AKV(室温)平均值28.7J，单个值为27、34、25J。
经对比实施例2热处理的35Mn钢锻件纵向力学性能值为：Rm：539MPa，Rp0.2：341MPa,A:31％，Z:54％，AKV(室温)平均值24.3J，单个值为22、25、26J。
经对比实施例3热处理的35Mn钢锻件纵向力学性能值为：Rm：551MPa，Rp0.2：324MPa,A:27％，Z:54％，AKV(室温)平均值23.3J，单个值为26、28、16J。
经对比实施例4热处理的35Mn钢锻件纵向力学性能值为：Rm：553MPa，Rp0.2：344MPa,A:28％，Z:61％，AKV(室温)平均值28.3J，单个值为18、40、27J。
经对比实施例5热处理的35Mn钢锻件纵向力学性能值为：Rm：540MPa，Rp0.2：301MPa,A:28％，Z:48％，AKV(室温)平均值23J，单个值为29、20、20J。
从实施例1-5的结果与对比实施例1-5的结果对比：强度相差不大，AKV(室温)平均值低和单个值低均提高较大，充分说明采用本发明的热处理方法能提高35Mn钢锻件的AKV(室温)平均值，即冲击性能。

Claims (1)

1.一种能提高35Mn钢锻件冲击性能的热处理方法，其特征在于：35Mn钢锻件的实际熔炼成分％，wt为：C:0.32％～0.36％，Si:0.25％～0.28％，Mn:0.70％～0.76％，P：0.007％～0.013％，S：0.005％～0.007％，Cr：0.02％～0.07％，Ni：0.05％～0.11％，Mo：0.03％～0.07％，Cu：0.07％～0.15％，其余元素满足相关要求；
热处理的具体步骤如下：
1)先将35Mn钢锻件加热到600～650℃，并保温2小时，再升温至860～890℃，均温后保温，保温时间按0.6h/100mm计算，出炉鼓风冷却至室温；
所述100mm指的是35Mn钢锻件热处理的有效截面；
2)将经步骤1)冷却至室温的35Mn钢锻件先加热到600～650℃并保温2小时，再升温至810～830℃，均温后保温，保温时间按0.6h/100mm计算，出炉鼓风冷却至室温；
所述100mm指的是35Mn钢锻件热处理的有效截面；
3)将经步骤2)冷却至室温的35Mn钢锻件加热到600～620℃，均温后保温，保温时间按1.5h/100mm计算，随炉冷却至≤400℃后，出炉空气冷，得冲击性能高的35Mn钢锻件；
所述100mm指的是35Mn钢锻件热处理的有效截面。
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