CN110551880A - 小规格22Si2MnCrNi2MoA钢轧材软化热处理工艺 - Google Patents

小规格22Si2MnCrNi2MoA钢轧材软化热处理工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开的是金属热处理领域的一种小规格22Si2MnCrNi2MoA钢轧材软化热处理工艺，包括以下步骤：轧制成材，钢锭出炉后将之输送到轧机上，连续进行至少六道次可逆式轧制；完全退火，将步骤a的产物放置在退火炉内，加热至880±10℃，保温3‑5h，然后随炉冷至≤200℃出炉，最后空冷至室温；高温回火，将步骤b的产物放置于回火炉内，加热至720±10℃，保温20‑25h，再冷却至≤450℃出炉，空冷至室温。本发明首先通过多道次可逆式轧制，使组织晶粒细化，然后通过完全退火工序可获得基体组织为铁素体+珠光体+少量贝氏体的软化组织，最后通过高温回火工序得到回火索氏体组织，最终高温回火后钢的硬度值分布在235HB‑250HB之间，完全满足机械加工要求。

Description

小规格22Si2MnCrNi2MoA钢轧材软化热处理工艺
技术领域
本发明涉及金属热处理领域，尤其涉及一种小规格22Si2MnCrNi2MoA钢轧材软化热处理工艺。
背景技术
22Si2MnCrNi2MoA是一种低碳马氏体合金钢，轧后空冷可得到马氏体+贝氏体的混合组织，与瑞典钢号22SiMnNi2CrMo成分相近，主要用于生产钎杆、钎尾等钎具产品。因其较高的合金含量，使得该钢种在热加工变形后强度、硬度均较高，为降低硬度使之易于冷变形及机械加工使用，需进行软化热处理。传统产品采用轧后空冷，再经高温退火后硬度分布在278HB-297HB之间，机械加工难度较大，加工过程刀具磨损严重，增加刀具消耗，同时降低了加工效率。故此，下游用户对钢材供货硬度做了特别规定。
目前国内在合金钢软化热处理方面的专利或文章较多，与22SiMnNi2CrMoA钢的软化热处理相近的专利主要有以下几项：
(1)CN 109487061 A马氏体沉淀硬化不锈钢06Cr15Ni5Cu2Ti的热处理方法。该方法所要解决的技术问题是现有马氏体沉淀硬化不锈钢热加工后硬度高，不易于冷变形及机械加工使用。其方法包括固溶处理、调节处理、时效处理，其中调节处理在Ac1、Ac3之间保温0.5-1小时，空冷，时效处理在低于Ac1的温度，保温0.5-1h，然后空冷至室温。由于化学成分及组织的差异，如采用同样方法(固溶处理、调节处理、实效处理)处理22SiMnNi2CrMoA钢，非但不能降低硬度值，而且工序复杂，能耗高，增加生产成本。
(2)CN 107604136 A 17-4PH钢软化热处理工艺及应用。该方法属于不锈钢热处理领域，热处理工艺包括：1)固溶步骤：采用真空气淬炉加热至1060±10℃，保温50min，然后气冷至70℃以下出炉；2)调整处理：采用真空气淬炉加热至815±10℃，保温30min，然后气冷至70℃以下出炉；3)退火步骤：采用真空气淬炉加热至650±10℃，保温240min，然后气冷至70℃以下出炉。该方法主要是降低17-4PH钢的抗拉强度，便于镦压成形，提高产品质量。同样是由于材质的不同，并且22Si2MnCrNi2MoA钎具钢轧材的软化热处理工艺，重点在于降低轧钢的硬度便于切削加工，采用同种方法(固溶、调质、退火)，将使问题更加复杂化，不易实施。
发明内容
为克服现有金属软化处理工艺对22SiMnNi2CrMoA钢材不适用，且存在工序复杂、效果差和耗能高等不足，本发明所要解决的技术问题是：提供一种工艺简单的专门针对22Si2MnCrNi2MoA钢轧材的软化热处理方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
小规格22Si2MnCrNi2MoA钢轧材软化热处理工艺，包括以下步骤：
a、轧制成材，钢锭出炉后将之输送到轧机上，连续进行至少六道次可逆式轧制；
b、完全退火，将步骤a的产物放置在退火炉内，加热至880±10℃，保温3-5h，然后随炉冷至≤200℃出炉，最后空冷至室温；
c、高温回火，将步骤b的产物放置于回火炉内，加热至720±10℃，保温20-25h，再冷却至≤450℃出炉，空冷至室温。
进一步的是，在步骤a中对钢锭进行轧制时，第一道次轧制温度控制在1070℃以上，钢锭变形压下率控制在10％～15％之间，中间道次轧制温度控制在1070℃～970℃之间，钢锭变形压下率控制在20％以上，成品道次轧制温度控制在960℃～880℃之间，钢锭变形压下率控制在3％～5％之间。
进一步的是，步骤b中对钢材进行加热退火时，按100℃/h的加热速率进行加热。
进一步的是，步骤c中对钢材进行加热回火时，按100℃/h的加热速率进行加热，在冷却时，按30℃/h的冷速进行冷却。
本发明的有益效果是：首先，通过多道次可逆式轧制，将钢锭轧制成型材，并使组织晶粒细化，然后通过完全退火工序可获得基体组织为铁素体+珠光体+少量贝氏体的软化组织，为后续硬度值的降低提供有利条件，最后通过高温回火工序得到回火索氏体组织，对降低钢的硬度值起到决定性作用。整个工艺过程简单，易操作，最终高温回火后钢的硬度值分布在235HB-250HB之间，完全满足机械加工要求。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步说明。
本发明所述的小规格指的是型材直径不大于150mm的钢材。
小规格22Si2MnCrNi2MoA钢轧材软化热处理工艺，包括以下步骤：
a、轧制成材，钢锭出炉后将之输送到轧机上，连续进行至少六道次可逆式轧制；
b、完全退火，将步骤a的产物放置在退火炉内，加热至880±10℃，保温3-5h，然后随炉冷至≤200℃出炉，最后空冷至室温；
c、高温回火，将步骤b的产物放置于回火炉内，加热至720±10℃，保温20-25h，再冷却至≤450℃出炉，空冷至室温。
各个工艺的目的是，步骤a主要是将钢材轧制成型，同时经过至少六道次的可逆式轧制使得组织晶粒细化；步骤b通过完全退火工序可获得基体组织为铁素体+珠光体+少量贝氏体的软化组织，为后续硬度值的降低提供有利条件；步骤c通过高温回火工序得到回火索氏体组织，对降低钢的硬度值起到决定性作用。采用该工艺，最终高温回火后钢的硬度值分布在235HB-250HB之间，完全满足机械加工要求，
在具体实施过程中，为了提高热处理效果，在步骤a中，第一道次轧制温度控制在1070℃以上，钢锭变形压下率控制在10％～15％之间，中间道次轧制温度控制在1070℃～970℃之间，钢锭变形压下率控制在20％以上，成品道次轧制温度控制在960℃～880℃之间，钢锭变形压下率控制在3％～5％之间。该优选方案能够使得型材内部组织晶粒更加细化均匀，致密度更高，有利于后续退火、回火过程中金相组织均匀变化。
在步骤b和c中，控制好加热速率和冷却速率也是比较重要的，速度太快或太慢都会影响金相组织变化，影响最终硬度值。根据大量试验发现，退火和回火按100℃/h的加热速率进行加热，回火冷却时，按30℃/h的冷速进行冷却能够带来最佳的软化效果。
下面通过具体实施例进一步说明。
实施例一：
Ф85mm规格的22Si2MnCrNi2MoA钢软化热处理工艺，包括以下步骤：
(1)轧制成材：钢锭出炉后将之输送到轧机上，连续进行六道次可逆式轧制；第一道次轧制温度为1100℃，钢锭变形压下率为12％，第二至五道次轧制温度分别为1050℃、1050℃、1020℃、1000℃，钢锭变形压下率为23％，成品道次轧制温度分布在930℃～880℃之间，钢锭变形压下率为5％。
(2)完全退火，将步骤一的产物放置在退火炉内，按100℃/h的加热速率加热至880℃，保温3h，关火，随炉冷至200℃出炉，空冷至室温。
(3)高温回火，将步骤二的产物放置于回火炉内，以100℃/h的加热速率加热至720℃，保温20h，再以30℃/h的冷速冷却至450℃出炉，空冷至室温，得到Ф85mm的钢棒，检测硬度值为237HB。
实施例二：
Ф145mm规格的22Si2MnCrNi2MoA钢软化热处理工艺，包括以下步骤：
(1)轧制成材：钢锭出炉后将之输送到轧机上，连续进行六道次可逆式轧制；第一道次轧制温度为1100℃，钢锭变形压下率为10％，第二至五道次轧制温度分别为1050℃、1050℃、1020℃、1000℃，钢锭变形压下率为23％，成品道次轧制温度分布在930℃～880℃之间，钢锭变形压下率为3％。
(2)完全退火，将步骤一的产物放置在退火炉内，按100℃/h的加热速率加热至880℃，保温5h，关火，随炉冷至200℃出炉，空冷至室温。
(3)高温回火，将步骤二的产物放置于回火炉内，以100℃/h的加热速率加热至720℃，保温25h，再以30℃/h的冷速冷却至450℃出炉，空冷至室温，得到Ф145mm的钢棒，检测硬度值为243HB。
综上，本申请的软化热处理工艺对于小规格的22Si2MnCrNi2MoA钢轧材能够起到很好的软化处理作用，相比传统高温退火处理的硬度小了40HB左右，对型材的使用强度要求没什么影响，但却有利于机械加工。整个工艺过程简单易操作，可大规模工艺应用，具有很好的实用性和应用前景。

Claims (4)

1.小规格22Si2MnCrNi2MoA钢轧材软化热处理工艺，其特征是，包括以下步骤：
a、轧制成材，钢锭出炉后将之输送到轧机上，连续进行至少六道次可逆式轧制；
b、完全退火，将步骤a的产物放置在退火炉内，加热至880±10℃，保温3-5h，然后随炉冷至≤200℃出炉，最后空冷至室温；
c、高温回火，将步骤b的产物放置于回火炉内，加热至720±10℃，保温20-25h，再冷却至≤450℃出炉，空冷至室温。
2.如权利要求1所述的小规格22Si2MnCrNi2MoA钢轧材软化热处理工艺，其特征是：在步骤a中对钢锭进行轧制时，第一道次轧制温度控制在1070℃以上，钢锭变形压下率控制在10％～15％之间，中间道次轧制温度控制在1070℃～970℃之间，钢锭变形压下率控制在20％以上，成品道次轧制温度控制在960℃～880℃之间，钢锭变形压下率控制在3％～5％之间。
3.如权利要求1所述的小规格22Si2MnCrNi2MoA钢轧材软化热处理工艺，其特征是：步骤b中对钢材进行加热退火时，按100℃/h的加热速率进行加热。
4.如权利要求1所述的小规格22Si2MnCrNi2MoA钢轧材软化热处理工艺，其特征是：步骤c中对钢材进行加热回火时，按100℃/h的加热速率进行加热，在冷却时，按30℃/h的冷速进行冷却。
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