CN111778381A - 一种提高c级钢塑性及低温冲击韧性的热处理方法 - Google Patents

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李明
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    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/005—Ferrite

Abstract

一种提高C级钢塑性及低温冲击韧性的热处理方法，包括如下步骤：把铸态C级钢放入热处理炉中，进行调质热处理后，调质热处理时，先将C级钢加热到910±10℃，保温3h水冷，再加热到650±10℃保温3h；继续加热到770±10℃保温3h水冷，最后加热到650±10℃保温3h水冷，获得高塑性及低温冲击韧性的C级钢。本发明在调质处理的基础上，770±10℃亚温淬火，使未溶铁素体大小、数量和形态在马氏体基体上合理分布；亚温淬火后，再次在650±10℃高温回火，得到未溶铁素体和均匀细小的回火索氏体组织，从而保证C级钢强度、硬度符合标准要求的前提下，提高其塑性及低温冲击韧性。

Description

一种提高C级钢塑性及低温冲击韧性的热处理方法
技术领域
本发明涉及一种提高C级钢ZG25MnCrNiMo塑性及低温冲击韧性的热处理方法，属于金属材料热处理领域。
背景技术
铁路机车车辆用C级铸钢ZG25MnCrNiMo属于低合金高强度铸钢，其化学成分与力学性能符合TB/T 2942-2015标准要求。生产时，使用传统调质热处理工艺，强度、硬度能满足标准要求，但塑性和低温冲击韧性往往波动很大，力学性能不稳定，提高C级钢的塑性和低温冲击韧性成为近年来各企业及科研院所的主要的研究方向。
发明内容
为了解决上述现有技术中所存在的问题，本发明提供了一种能够使C级钢强度、硬度满足标准要求的前提下，较大幅度提高其塑性及低温冲击韧性的热处理方法。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种提高C级钢ZG25MnCrNiMo塑性及低温冲击韧性的热处理方法，包括如下步骤：
把铸态C级钢ZG25MnCrNiMo放入热处理炉中，进行调质热处理后，继续加热到770±10℃保温3h水冷，最后加热到650±10℃保温3h水冷，获得高塑性及低温冲击韧性的C级钢ZG25MnCrNiMo。
所述高塑性及低温冲击韧性的C级钢ZG25MnCrNiMo的金相组织为未溶铁素体加回火索氏体组织。
调质热处理时，先将C级钢加热到910±10℃，保温3h水冷，再加热到650±10℃保温3h，淬火加热温度为910±10℃，该温度以使铸态组织完全奥氏体化，水冷后得到马氏体和少量残留奥氏体组织，淬火后的高温回火温度为650±10℃，该温度马氏体经高温回火析出细小颗粒状的渗碳体和碳化物弥散分布在铁素体基体上，以及残留奥氏体分解，组织为回火索氏体。
本发明在调质处理的基础上，770±10℃亚温淬火，使未溶铁素体大小、数量和形态在马氏体基体上合理分布；亚温淬火后，再次在650±10℃高温回火，得到未溶铁素体和均匀细小的回火索氏体组织，从而保证C级钢强度、硬度符合标准要求的前提下，提高其塑性及低温冲击韧性。该热处理工艺与传统的调质热处理工艺相比，可使C级钢强度、硬度满足TB/T 2942-2015要求的前提下，较大幅度提高其塑性及低温冲击韧性。
附图说明
图1为本发明中铸态C级钢100×金相显微组织图；
图2为本发明(对应对比例1)中调质热处理C级钢100×金相显微组织图；
图3为本发明(对应对比例2)中740℃亚温淬火650℃回火C级钢100×金相显微组织图；
图4为本发明(对应实施例1)中770℃亚温淬火650℃回火C级钢100×金相显微组织图；
图5为本发明(对应对比例3)中800℃亚温淬火650℃回火C级钢100×金相显微组织图；
图6为本发明(对应对比例4)中770℃亚温淬火620℃回火C级钢500×金相显微组织图；
图7为本发明(对应对比例5)中770℃亚温淬火680℃回火C级钢500×金相显微组织图；
图8为本发明(对应实施例1)中770℃亚温淬火650℃回火C级钢500×金相显微组织图；
图9为本发明热处理工艺曲线图。
具体实施方式
基于以上我们对C级钢热处理的研究成果，本发明结合实例做进一步详述：
以下实施例和对比例中热处理所用RX-15-10箱式电阻热处理炉，以下本发明实施例和对比例中所用C级钢基尔试棒均为同一熔炼炉浇铸，其化学成分分析见表1所示。
表1本发明实例中C级钢化学成分分析(质量分数％)
元素 C Si Mn P S Cr Ni Mo
TB/T 2942-2015 ≤0.32 ≤1.5 ≤1.85 ≤0.030 ≤0.030 / / /
内控标准 0.22-0.28 0.20-0.40 1.20-1.50 ≤0.030 ≤0.030 0.4-0.6 0.35-0.55 0.2-0.3
本发明中C级钢 0.231 0.303 1.357 0.025 0.025 0.503 0.393 0.257
实施例1
(1)将铸态C级钢基尔试棒(化学成分如表1所示)放入箱式电阻热处理炉中，加热到910±10℃，保温3h，铸态组织完全奥氏体化，出炉水冷，淬火后得到马氏体组织和少量残余奥氏体。再将试棒加热到650±10℃，获得回火索氏体；
(2)将步骤(1)获得回火索氏体后继续加热到770±10℃保温3h，水冷，获得未溶铁素体和马氏体组织。再将试棒加热到650±10℃保温3h水冷，获得未溶铁素体和回火索氏体组织。770℃亚温淬火650℃回火C级钢金相显微组织如图4所示。其力学性能见表2。
通过与调质热处理比较(调质910+650℃)，770℃亚温淬火后金相显微组织中存在尺寸细小且均匀分布的针状未溶铁素体。力学性能方面强度、硬度较调质略有下降，但远超标准要求，塑性及低温冲击韧性有很大提高。
对比例1
(1)将铸态C级钢基尔试棒(化学成分如表1所示)放入箱式电阻热处理炉中，加热到910±10℃，保温3h，铸态组织完全奥氏体化，出炉水冷，淬火后得到马氏体组织和少量残余奥氏体。再将试棒加热到650±10℃，保温3h水冷，马氏体经高温回火析出细小颗粒状的渗碳体和碳化物弥散分布在铁素体基体上，组织为回火索氏体。C级钢铸态金相显微组织如图1所示。调质热处理C级钢金相显微组织如图2所示。其力学性能见表2(调质910+650℃)。
对比例2
(1)同实施例1步骤(1)；
(2)将步骤(1)获得回火索氏体后继续加热到740±10℃，水冷，获得未溶铁素体和马氏体组织。再将试棒加热到650±10℃保温3h水冷，获得未溶铁素体和回火索氏体组织。740℃亚温淬火650℃回火C级钢金相显微组织如图3所示。其力学性能见表2。
通过与对比例1调质热处理(调质910+650℃)以及实施例1调质+770℃亚温淬火+650℃回火相比较,740℃亚温淬火后金相显微组织中未溶铁素体数量较多，尺寸较大且分布不均。力学性能方面，强度、硬度降低较多，塑性、韧性提高较大。
对比例3
(1)同实施例1步骤(1)；
(2)将步骤(1)获得回火索氏体后继续加热到800±10℃，水冷，获得未溶铁素体和马氏体组织。再将试棒加热到650±10℃保温3h水冷，获得未溶铁素体和回火索氏体组织。800℃亚温淬火650℃回火C级钢金相显微组织如图5所示。其力学性能见表2。
通过与对比例1调质热处理(调质910+650℃)以及实施例1调质+770℃亚温淬火+650℃回火相比较，800℃亚温淬火后金相显微组织中未溶铁素体数量很少，几乎看不到了。力学性能方面与对比例1中调质C级钢相当，强度、硬度较高，但断后伸长率(A)在标准值下限，余量不足，低温冲击韧性较实施例1低。
表2本发明实例中不同亚温淬火温度650℃回火C级钢力学性能比较
工艺 Rm/MPa Rp0.2/MPa A/％ Z/％ HBW (-40℃)Kv2/J
TB/T 2942-2015 ≥620 ≥415 ≥22 ≥45 179-241 ≥27
亚淬温度740℃ 634 473 28.0 59 193 83.8
亚淬温度770℃ 681 543 27.5 57 210 81.3
亚淬温度800℃ 721 563 22.5 54 227 55.6
调质910+650℃ 721 580 21.5 47 228 49.4
对比例4
(1)同实施例1步骤(1)；
(2)将步骤(1)获得回火索氏体后继续加热到770±10℃，水冷，获得未溶铁素体和马氏体组织。再将试棒加热到620±10℃保温3h水冷，获得未溶铁素体和回火索氏体组织。770℃亚温淬火，620℃回火C级钢金相显微组织如图6所示。其力学性能见表3。
通过与对比例1调质热处理(调质910+650℃)以及实施例1调质+770℃亚温淬火+650℃回火相比较，770℃亚温淬火，620℃回火后金相显微组织中,碳化物较为粗大，局部有片状碳化物存在，说明该温度下碳化物分解不彻底。力学性能方面比实施例1中强度增加，塑性韧性下降，特别是断后伸长率(A)低于标准值。
对比例5
(1)同实施例1步骤(1)；
(2)将步骤(1)获得回火索氏体后继续加热到770±10℃，水冷，获得未溶铁素体和马氏体组织。再将试棒加热到680±10℃保温3h水冷，获得未溶铁素体和回火索氏体组织。770℃亚温淬火，680℃回火C级钢金相显微组织如图7所示。其力学性能见表3。
表3本发明实例中770℃亚温淬火不同回火温度C级钢力学性能比较
工艺 Rm/MPa Rp0.2/MPa A/％ Z/％ HBW (-40℃)Kv2/J
TB/T 2942-2015 ≥620 ≥415 ≥22 ≥45 179-241 ≥27
620℃回火 701 550 21.5 50 217 70.7
650℃回火 681 543 27.5 57 210 81.3
680℃回火 663 508 26.5 57 202 78.9
通过与对比例1调质热处理(调质910+650℃)以及实施例1调质+770℃亚温淬火+650℃回火相比较，770℃亚温淬火，680℃回火后金相显微组织中,碳化物较为粗大，这是由于较高的回火温度碳化物颗粒聚集长大。力学性能方面与实施例1相比塑性、韧性变化不大，但强度、硬度降低。(770℃亚温淬火，650℃回火C级钢金相显微组织500×如图8所示)。
通过本发明实施例和对比例2-5说明亚温淬火加热温度越高，未溶铁素体含量越少，材料的塑性、韧性降低，强度、硬度提高。回火温度方面只有当强度、塑性和冲击韧性合理配合时才能获得较好综合力学性能。因此本发明选择实施例1中热处理工艺。本发明热处理工艺曲线如图9所示。
本发明主要是在保证C级钢ZG25MnCrNiMo强度、硬度的前提下，提高塑性及低温冲击韧性，本发明采用了对调质+亚温淬火+高温回火热处理，该的原理如下：亚温淬火后C级钢的性能主要取决于未溶铁素体的大小、形态、数量和分布。未溶铁素体的形态和分布取决于亚温淬火前的预备热处理。未溶铁素体的大小和数量取决于亚温淬火温度。亚温淬火前的预备热处理为调质时，亚温淬火后未溶铁素体为细小粒状和细小针条状且均匀分布，可提高C级钢的塑性和低温冲击韧性。亚温淬火前的预备热处理为退火或正火时，未溶铁素体粗大且分布不均，达不到提高塑性和低温冲击韧性的要求。另随亚温淬火温度的提高，亚温淬火后未溶铁素体数量减少，C级钢的强度、硬度提高，塑性、低温冲击韧性下降，故本发明选择亚温淬火温度为770℃。
亚温淬火后的回火要得到能提高塑性和韧性的组织，因此选择高温回火温度为650℃。当回火温度为620℃时，其强度较高，塑性、韧性不及650℃回火，原因是回火温度低，碳化物颗粒分解不完全，颗粒较粗,局部存在片状碳化物。当回火温度为680℃时，金相组织中碳化物颗粒聚集长大，其塑性、韧性与650℃回火时相当，但强度、硬度较650℃回火有所降低。650℃回火，碳化物已分解成细小颗粒状，说明C级钢材料当强度塑性和冲击韧性合理配合时才能获得较好综合力学性能，因此选择回火温度为650℃。
亚温淬火加热温度较正常淬火温度低，形成细小奥氏体晶粒，两相区内铁素体与奥氏体的晶界面积比传统的完全淬火中奥氏体晶界面积大10-50倍，由于晶粒细化和晶界面积的增加，使得钢的强度和硬度满足要求。同时由于亚温淬火得到的马氏体含碳量高于钢的平均含碳量，使得形成的马氏体硬度高于传统淬火马氏体硬度。另外奥氏体向马氏体转变时产生体积膨胀，使未溶铁素体产生塑性变形，诱发其产生位错，由于铁素体中高密度位错的存在，有效强化了铁素体。上述原因说明与传统调质工艺相比，亚温淬火可使强度、硬度满足标准要求的同时，提高C级钢的塑性及低温冲击韧性。
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，根据本发明的技术方案及构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种提高C级钢塑性及低温冲击韧性的热处理方法，其特征是：
包括如下步骤：
把铸态C级钢ZG25MnCrNiMo放入热处理炉中，进行调质热处理后，继续加热到770±10℃保温3h水冷，最后加热到650±10℃保温3h水冷，获得高塑性及低温冲击韧性的C级钢ZG25MnCrNiMo。
2.根据权利要求1所述的提高C级钢塑性及低温冲击韧性的热处理方法，其特征是：所述高塑性及低温冲击韧性的C级钢ZG25MnCrNiMo的金相组织为未溶铁素体加回火索氏体组织。
3.根据权利要求1所述的提高C级钢塑性及低温冲击韧性的热处理方法，其特征是：调质热处理时，先将C级钢加热到910±10℃，保温3h水冷，再加热到650±10℃保温3h。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114959192A (zh) * 2022-06-09 2022-08-30 安徽应流集团霍山铸造有限公司 一种提高低碳低合金钢低温冲击韧性的热处理工艺方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104942535A (zh) * 2015-04-30 2015-09-30 南阳二机石油装备(集团)有限公司 一种极地钻机用水龙头壳体的制造工艺
CN105200210A (zh) * 2014-06-30 2015-12-30 韩朔 一种40号钢的热处理工艺
CN106834636A (zh) * 2017-01-19 2017-06-13 中国铁道科学研究院铁道建筑研究所 一种提高耐蚀铸钢件强度和低温冲击韧性的热处理工艺
CN111139348A (zh) * 2019-12-14 2020-05-12 张家港广大特材股份有限公司 一种提高大截面低合金高强钢锻件芯部冲击韧性的热处理方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105200210A (zh) * 2014-06-30 2015-12-30 韩朔 一种40号钢的热处理工艺
CN104942535A (zh) * 2015-04-30 2015-09-30 南阳二机石油装备(集团)有限公司 一种极地钻机用水龙头壳体的制造工艺
CN106834636A (zh) * 2017-01-19 2017-06-13 中国铁道科学研究院铁道建筑研究所 一种提高耐蚀铸钢件强度和低温冲击韧性的热处理工艺
CN111139348A (zh) * 2019-12-14 2020-05-12 张家港广大特材股份有限公司 一种提高大截面低合金高强钢锻件芯部冲击韧性的热处理方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张雨源等: "热处理工艺对高压气瓶用34CrMo4钢屈强比的影响", 《金属热处理》 *
王志国: "ZG25MnCrNiMo钢亚温淬火组织性能的研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库（电子期刊） 工程科技I辑》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114959192A (zh) * 2022-06-09 2022-08-30 安徽应流集团霍山铸造有限公司 一种提高低碳低合金钢低温冲击韧性的热处理工艺方法

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