CN114150117B - 一种补救铁素体-珠光体型非调质钢锻件带状组织的方法 - Google Patents
一种补救铁素体-珠光体型非调质钢锻件带状组织的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114150117B CN114150117B CN202111493571.XA CN202111493571A CN114150117B CN 114150117 B CN114150117 B CN 114150117B CN 202111493571 A CN202111493571 A CN 202111493571A CN 114150117 B CN114150117 B CN 114150117B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- forging
- ferrite
- band
- quenched
- grain size
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000005242 forging Methods 0.000 title claims abstract description 124
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 44
- 229910001562 pearlite Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 33
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 28
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 28
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 55
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 43
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 40
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 238000010791 quenching Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 claims abstract description 5
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims description 7
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 6
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 6
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 4
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 claims description 4
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims description 4
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 claims description 4
- OXNIZHLAWKMVMX-UHFFFAOYSA-N picric acid Chemical class OC1=C([N+]([O-])=O)C=C([N+]([O-])=O)C=C1[N+]([O-])=O OXNIZHLAWKMVMX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 4
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000007664 blowing Methods 0.000 claims description 3
- 238000010583 slow cooling Methods 0.000 claims description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 abstract description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 6
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 5
- 238000007711 solidification Methods 0.000 abstract description 4
- 230000008023 solidification Effects 0.000 abstract description 4
- 238000000137 annealing Methods 0.000 abstract description 3
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 16
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 5
- 210000001787 dendrite Anatomy 0.000 description 5
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- 238000005067 remediation Methods 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 2
- 238000004886 process control Methods 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000954 Medium-carbon steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 229910001563 bainite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000010606 normalization Methods 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 238000004781 supercooling Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- 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
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/26—Methods of annealing
- C21D1/28—Normalising
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- 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
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/18—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- 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
- C21D11/00—Process control or regulation for heat treatments
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- 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
- C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
- C21D6/005—Heat treatment of ferrous alloys containing Mn
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- 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
- C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
- C21D6/008—Heat treatment of ferrous alloys containing Si
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/12—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing tungsten, tantalum, molybdenum, vanadium, or niobium
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
- G01B21/02—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
- G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
- G01N1/32—Polishing; Etching
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/20—Metals
- G01N33/204—Structure thereof, e.g. crystal structure
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- 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
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- 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
- C21D2211/009—Pearlite
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Forging (AREA)
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Abstract
本发明公开了一种补救铁素体‑珠光体型非调质钢锻件带状组织的方法，包括如下步骤：S1：解剖并观察锻件典型位置的带状组织情况，测量铁素体‑珠光体带的宽度；S2：锻件上取若干试样分别加热至不同温度保温后水淬，测量每个试样的奥氏体晶粒尺寸，获得加热温度与试样奥氏体晶粒尺寸的对应关系；S3：确定奥氏体晶粒尺寸为铁素体‑珠光体带的宽度3～5倍时的加热温度；S4：将锻件加热至S3选定的加热温度保温1～3h；S5：对锻件进行控制冷却至室温。使用本方法后锻件带状组织得到显著改善，并且与改进凝固工艺和高温扩散退火相比，本发明的正火工艺针对性强，成本较低。
Description
技术领域
本发明属于钢铁材料技术领域，涉及一种成品钢锻件的补救优化方法，尤其涉及一种补救铁素体-珠光体型非调质钢锻件带状组织的方法。
背景技术
铁素体-珠光体型中碳非调质钢具有节能减排、成本低、周期短等优势，广泛应用于制备各类锻造机械零部件。其生产流程为：铸坯→热轧→棒材→下料→热锻→热处理。由于成品形状复杂，在热锻时为保证锻造充模完整、锻件流线合理、提高模具寿命等，加热温度、变形量、终锻温度等关键参数往往不能以获得最佳的组织性能为标准进行设计，进而造成锻件只成型，而未获得需要的组织与性能。因此往往需要进行正火来改善显微组织和力学性能。
带状组织是一种常见的锻造组织缺陷。其产生的根本原因是凝固时的枝晶偏析在热变形过程中呈条带状分布，冷却到室温时形成铁素体带与珠光体带交替排列的组织。这种组织使锻件的力学性能呈现显著的各向异性，尤其是横向力学性能严重恶化，甚至造成锻件过早失效。通常使用优化凝固工艺和高温扩散退火来减轻偏析进而改善带状组织。但是这样会显著提高成本，并且改善效果轻微且难以稳定。申请号为CN201910813527的发明申请“一种齿轮钢带状组织的控制方法”、申请号为CN202110808498的发明申请“一种通过加热工艺消除齿轮钢中带状组织的方法”均提出了通过控制铸坯加热温度和优化热轧工艺来显著细化奥氏体晶粒，改善低碳齿轮钢棒材带状组织的方法。但是这些方法均不能改善铸坯中存在的原始成分偏析，棒材在后续锻造后仍然会极有可能重新出现带状组织，无法保证最终成品的力学性能，对改善和优化成品力学性能意义不大。
中碳非调质钢锻件经历多次变形，原始成分偏析带间距显著减小。并且随着锻件规格的变化，偏析带间距随之变化，产生的带状组织也随之变化。此外锻造后热处理的组织是最终使用态的组织。因此，对于已经存在严重带状组织的锻件，需要根据实际组织情况定制一种低成本的正火工艺，既可以改善其带状组织，又可以保证力学性能。
发明内容
本发明的目的是针对铁素体-珠光体型非调质钢锻件锻造后存在带状组织这一技术问题，提供一种根据锻件实际带状组织情况进行正火的灵活实施、成本较低的补救方法。通过控制正火保温温度使奥氏体晶粒与带状组织带宽满足一定关系，并控制正火冷速，达到消除带状组织的效果。
为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
一种补救铁素体-珠光体型非调质钢锻件带状组织的方法，包括如下步骤：
S1：解剖并观察锻件典型位置的带状组织情况，测量铁素体-珠光体带的宽度；
S2：锻件上取若干试样分别加热至不同温度保温后水淬，测量每个试样的奥氏体晶粒尺寸，获得加热温度与试样奥氏体晶粒尺寸的对应关系；
S3：确定奥氏体晶粒尺寸为铁素体-珠光体带的宽度3～5倍时的加热温度；
S4：将锻件加热至S3选定的加热温度保温1～3h；
S5：对锻件进行控制冷却至室温。
进一步的，S1中，所述锻件典型位置为锻件服役时承受最大载荷或最易破坏失效的位置。
进一步的，S1中，观察带状组织情况的方法为：截取所述锻件典型位置的纵截面，打磨、抛光后使用浓度2％～5％的硝酸酒精腐蚀15s～30s，然后观察带状组织情况。
进一步的，S2中，若干试样加热至不同温度的温度范围为850℃～1150℃，取值间隔为30℃～50℃。
优选的，S2中，若干试样的加热温度分别为850℃、900℃、930℃、960℃、1000℃、1050℃、1100℃、1130℃、1150℃。
进一步的，S2中，所述试样奥氏体晶粒尺寸的测量方法为：将加热保温后水淬的试样从中间剖开，打磨、抛光后使用50℃～70℃的饱和苦味酸和缓蚀剂水溶液腐蚀30s～2min，然后测量奥氏体晶粒尺寸。
进一步的，S3中，所述奥氏体晶粒尺寸为大小均匀的奥氏体晶粒的平均尺寸。
进一步的，S1中，所述铁素体-珠光体带的宽度为5～10个位置的铁素体带中心到相邻铁素体带中心的距离平均值。
进一步的，S5中，所述控制冷却为：锻件表面温度高于750℃时强制吹风快冷；锻件表面750℃～500℃温度范围内冷速控制范围为0.2℃/s～0.5℃/s的风冷或缓冷；锻件表面温度低于500℃时，自然冷却。
进一步的，所述铁素体-珠光体型非调质钢锻件的化学成分质量百分比范围为：C：0.30～0.50％、Si：0.20～0.70％、Mn：0.70～1.70％、S：<0.03％、P：<0.03％、V：0～0.20％，余量为Fe及不可避免杂质；锻件截面尺寸30mm～100mm。
本发明采用上述的正火方法，是针对锻造后已经存在严重带状组织的锻件进行补救来设计的。研究发现，产生带状组织的根本原因是合金元素的带状偏析。单纯的合金元素带状偏析对力学性能的影响不大，而由其诱导产生的铁素体-珠光体带状组织是产生力学性能各向异性的主要原因。由于合金元素的扩散速率很慢，通过高温扩散使合金元素均匀分布的成本很高，并且扩散效果很差。此外，带状组织的产生与否还与奥氏体晶粒大小有关。当奥氏体晶粒尺寸和冷却速度合适时，即使存在严重的合金元素偏析也不会形成带状组织。本发明针对已经是成品最终形态的锻件，通过正火来控制奥氏体晶粒尺寸消除带状组织，补救后锻件可直接服役使用。同时，本发明还对正火后的冷速进行控制，从而保证正火后锻件的力学性能满足使用要求。即，本发明对已经存在严重带状组织的锻件进行合适的正火补救，在保证力学性能的基础上消除带状组织，成本低、针对性强。
需要说明的是，本发明所述方法对正火温度的选定方法提出了明确要求。正火温度的高低决定了正火时奥氏体晶粒尺寸的大小。锻件由于经历多次变形，成分偏析带宽普遍较窄，与锻造后毛坯的奥氏体晶粒尺寸相当或更窄。奥氏体晶界和杂质元素较少的原始枝晶干都是先共析铁素体的优先析出位置。当奥氏体晶粒尺寸小于或接近偏析带宽时，先共析铁素体会优先在原始枝晶干与奥氏体晶界重合的位置析出成条带状，剩余的组织转变为带状珠光体，形成带状组织。而当奥氏体晶粒尺寸明显大于偏析带宽时，杂质元素较少的原始枝晶干普遍位于奥氏体晶粒内部，相较于奥氏体晶界不再具有优势。因此，中碳钢非调质钢中的先共析铁素体倾向于析出成网状，或随机分布，进而可以消除带状组织。
进一步通过实验和综合分析发现，当奥氏体晶粒尺寸为偏析带宽的3-5倍时，铁素体优先在奥氏体晶界析出呈网状，破坏了偏析带的形状，从而显著改善带状组织。同时发现奥氏体晶粒的大小对锻件的力学性能，尤其是冲击性能和疲劳性能有直接影响，因此奥氏体晶粒尺寸不能太大。此外，通过首先测量实际的带状组织带宽，然后确定需要的奥氏体晶粒尺寸，再确定正火温度，可以适用于具有不同带状组织带宽的不同截面积的铸坯和相应锻件，方法适用广泛、应用灵活。
本发明所述方法还对正火后的冷速控制提出了明确要求。非调质钢锻件正火后就需要达到服役时的力学性能。因此通过正火改善带状组织时，正火后的组织即是使用态时的组织。为弥补正火后较粗的奥氏体晶粒对塑韧性的损害和满足零件服役要求，需要正火后控冷。铁素体-珠光体型非调质钢中珠光体面积分数、珠光体片层间距、第二相析出数量和尺寸都需要进行控制。锻件表面温度高于750℃时吹强风快冷可以防止奥氏体晶粒进一步长大，精确控制奥氏体晶粒尺寸，提高消除带状组织的效果。同时钢中微量的V、Al也可以细小弥散地析出，提高零件塑韧性。锻件表面750℃～500℃是相变温度区间，合适的冷速可以进一步优化先共析铁素体的分布、细化珠光体片层，既提高强度又提高塑性。为了保证锻件正火后不产生魏氏组织、贝氏体、马氏体组织等异常组织，根据综合分析和经验积累发现，合适正火后相变区冷速为0.2℃/s～0.5℃/s，可以获得理想的力学性能。锻件表面温度低于500℃时自然冷却以减小内应力，防止变形开裂。需要指出的是，锻件冷速与锻件尺寸密切相关，因此需要根据锻件横截面尺寸确定过冷奥氏体相变时的冷速。当锻件横截面较小时，需要空冷甚至缓冷；锻件尺寸较大时就需要在相变时吹风以达到冷速要求。
本发明的有益效果在于：
一、本发明通过分析锻件带状组织的实际状况和服役时的力学性能要求，设计合适的正火温度和正火后冷速。在保证锻件力学性能的前提下，有针对性的补救、消除锻件中的带状组织，组织实施灵活；
二、本发明与改进凝固工艺减轻偏析和高温扩散退火改善偏析相比，工艺控制难度显著降低，工序成本显著降低，改善带状组织效果明显；
三、本发明针对最终锻造成品实施，补救后即可直接服役使用，不需要进行变形，也不需要原材料在轧制时等前步工序中进行过多的工艺控制来优化带状组织。
附图说明
图1是本发明实施例1锻件正火前纵截面金相形貌；
图2是本发明实施例1锻件正火后纵截面金相形貌；
图3是本发明实施例2锻件正火前纵截面金相形貌；
图4是本发明实施例2锻件正火后纵截面金相形貌；
图5是本发明对比例锻件正火后纵截面金相形貌。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例及附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例中未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。
实施例1
一横截面最大直径为40mm的铁素体-珠光体型非调质钢锻件具有如下的质量百分比化学成分：0.34％C、0.25％Si、1.52％Mn、0.012％P、0.023％S、0.015％V，余量为Fe及不可避免杂质。图1为锻造后受力最大位置纵截面的金相形貌。锻件带状组织明显，横向力学性能不能达到要求。为改善带状组织，补救锻件性能，按照下述步骤进行处理：
S1：解剖并观察锻件典型位置的带状组织情况，测量铁素体-珠光体带的宽度；
S2：锻件上取若干试样加热至不同温度保温后水淬，测量每个试样的奥氏体晶粒尺寸，获得加热温度与试样奥氏体晶粒尺寸的对应关系；
S3：确定奥氏体晶粒尺寸为铁素体-珠光体带的宽度3～5倍时的加热温度；
S4：将锻件加热至S3选定的加热温度保温1～3h；
S5：对锻件进行控制冷却至室温。
进一步的，所述步骤S1中，锻件典型位置为零件服役时承受最大载荷的位置，观察带状组织情况的方法为截取所述锻件典型位置的纵截面，打磨、抛光后使用浓度4％的硝酸酒精腐蚀30s，然后观察带状组织情况；铁素体-珠光体带的宽度为6个位置的铁素体带中心到相邻铁素体带中心的距离平均值，经测量，铁素体-珠光体带的宽度为15μm。
进一步的，所述步骤S2中，所述若干试样加热温度范围为850℃～1150℃，取值间隔30℃～50℃；优选的，所述小试样的加热温度为850℃、900℃、930℃、960℃、1000℃、1050℃、1100℃、1130℃、1150℃。所述试样奥氏体晶粒尺寸获取方法为将试样从中间剖开，打磨、抛光后使用50℃的饱和苦味酸+缓蚀剂水溶液腐蚀30s～2min，然后测量奥氏体晶粒尺寸。
进一步的，所述步骤S3中，所述奥氏体晶粒尺寸为大小均匀的奥氏体晶粒的平均尺寸。
优选的，为获得带状组织宽度3～5倍的奥氏体晶粒尺寸，选择奥氏体平均晶粒尺寸约60μm的正火温度1050℃对锻件进行正火加热，保温1.2h。
进一步的，所述步骤S5中，所述控制冷却为：锻件从加热炉取出至锻件表面750℃范围内强制吹风冷却，锻件表面750℃～500℃温度范围内进入保温罩冷却，冷速约为0.4℃/s，锻件表面温度降低至500℃以下时，自然冷却。
正火并控冷至室温后，锻件同位置纵截面金相组织形貌见附图2。可以看出，正火后奥氏体晶粒明显长大，带状组织得到明显改善。
实施例2
一横截面最大直径为96mm的铁素体-珠光体型非调质钢锻件具有如下的质量百分比化学成分：0.42％C、0.50％Si、0.78％Mn、0.010％P、0.020％S、0.01％V，余量为Fe及不可避免杂质。附图3为锻造后受力最大位置纵截面的金相形貌。锻件带状组织明显，横向力学性能不能达到要求。为改善带状组织，补救锻件性能，按照下述步骤进行处理：
S1：解剖并观察锻件典型位置的带状组织情况，测量铁素体-珠光体带的宽度；
S2：锻件上取若干试样加热至不同温度保温后水淬，测量每个试样的奥氏体晶粒尺寸，获得加热温度与试样奥氏体晶粒尺寸的对应关系；
S3：确定奥氏体晶粒尺寸为铁素体-珠光体带的宽度3～5倍时的加热温度；
S4：将锻件加热至S3选定的加热温度保温1～3h；
S5：对锻件进行控制冷却至室温。
进一步的，所述步骤S1中，锻件典型位置为零件服役时承受最大载荷的位置，观察带状组织情况的方法为截取所述锻件典型位置的纵截面，打磨、抛光后使用浓度4％的硝酸酒精腐蚀20s，然后观察带状组织情况；铁素体-珠光体带的宽度为8个位置的铁素体带中心到相邻铁素体带中心的距离平均值，经测量，铁素体-珠光体带的宽度为30μm。
进一步的，所述步骤S2中，所述若干试样加热温度范围为850℃～1150℃，取值间隔30℃～50℃；优选的，所述小试样的加热温度为850℃、900℃、930℃、960℃、1000℃、1050℃、1100℃、1130℃、1150℃。所述试样奥氏体晶粒尺寸获取方法为将试样从中间剖开，打磨、抛光后使用50℃的饱和苦味酸+缓蚀剂水溶液腐蚀30s～2min，然后测量奥氏体晶粒尺寸。
进一步的，所述步骤S3中，所述奥氏体晶粒尺寸为大小均匀的奥氏体晶粒的平均尺寸。
优选的，为获得带状组织宽度3～5倍的奥氏体晶粒尺寸，选择奥氏体平均晶粒尺寸约100μm的正火温度1130℃对锻件进行正火加热，保温2.5h。
进一步的，所述步骤S5中，所述控制冷却为：锻件从加热炉取出至锻件表面750℃范围内强制吹风冷却，锻件表面750℃～500℃温度范围内控制风量吹风冷却，冷速约为0.3℃/s，锻件表面温度降低至500℃以下时，自然冷却。
正火并控冷至室温后，锻件同位置纵截面金相组织形貌见附图4。可以看出，正火后奥氏体晶粒明显长大，带状组织得到明显改善。
对比例
将实施例2的锻件按本发明步骤进行正火试验，其中所述步骤S3中，正火温度选取900℃，保温2.5h，对应奥氏体平均晶粒尺寸约18μm，为带状组织的平均宽度的0.6倍，与本发明要求的3～5倍相反，显著小于本发明要求的3～5倍。
进一步的，所述步骤S5中，所述控制冷却为：锻件从加热炉取出至锻件表面750℃范围内强制吹风冷却，锻件表面750℃～500℃温度范围内控制风量吹风冷却，冷速约为0.3℃/s，锻件表面温度降低至500℃以下时，自然冷却。
正火并控冷至室温后，锻件同位置纵截面金相组织形貌见附图5。可以看出，正火后奥氏体晶粒尺寸明显减小，带状组织反而更加严重。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种补救铁素体-珠光体型非调质钢锻件带状组织的方法，其特征在于：
包括如下步骤：
S1：解剖并观察锻件典型位置的带状组织情况，测量铁素体-珠光体带的宽度；
所述锻件典型位置为锻件服役时承受最大载荷或最易破坏失效的位置；
S2：锻件上取若干试样分别加热至不同温度保温后水淬，测量每个试样的奥氏体晶粒尺寸，获得加热温度与试样奥氏体晶粒尺寸的对应关系；
若干试样加热至不同温度的温度范围为850℃~1150℃，取值间隔为30℃~50℃；
S3：确定奥氏体晶粒尺寸为铁素体-珠光体带的宽度3~5倍时的加热温度；
S4：将锻件加热至S3选定的加热温度保温1~3h；
S5：对锻件进行控制冷却至室温；
所述控制冷却为：锻件表面温度高于750℃时强制吹风快冷；锻件表面750℃~500℃温度范围内冷速控制范围为0.2℃/s~0.5℃/s的风冷或缓冷；锻件表面温度低于500℃时，自然冷却。
2.根据权利要求1所述的补救铁素体-珠光体型非调质钢锻件带状组织的方法，其特征在于：
其中，S1中，观察带状组织情况的方法为：截取所述锻件典型位置的纵截面，打磨、抛光后使用浓度2%~5%的硝酸酒精腐蚀15s~30s，然后观察带状组织情况。
3.根据权利要求1所述的补救铁素体-珠光体型非调质钢锻件带状组织的方法，其特征在于：
其中，S2中，若干试样的加热温度分别为850℃、900℃、930℃、960℃、1000℃、1050℃、1100℃、1130℃、1150℃。
4.根据权利要求1所述的补救铁素体-珠光体型非调质钢锻件带状组织的方法，其特征在于：
其中，S2中，所述试样奥氏体晶粒尺寸的测量方法为：将加热保温后水淬的试样从中间剖开，打磨、抛光后使用50℃~70℃的饱和苦味酸和缓蚀剂水溶液腐蚀30s~2min，然后测量奥氏体晶粒尺寸。
5.根据权利要求1所述的补救铁素体-珠光体型非调质钢锻件带状组织的方法，其特征在于：
其中，S3中，所述奥氏体晶粒尺寸为大小均匀的奥氏体晶粒的平均尺寸。
6.根据权利要求1所述的补救铁素体-珠光体型非调质钢锻件带状组织的方法，其特征在于：
其中，S1中，所述铁素体-珠光体带的宽度为5~10个位置的铁素体带中心到相邻铁素体带中心的距离平均值。
7.根据权利要求1所述的补救铁素体-珠光体型非调质钢锻件带状组织的方法，其特征在于：
其中，所述铁素体-珠光体型非调质钢锻件的化学成分质量百分比范围为：C：0.30~0.50%、Si：0.20~0.70%、Mn：0.70~1.70%、S：<0.03%、P：<0.03%、V：0~0.20%，余量为Fe及不可避免杂质；锻件截面尺寸30mm~100mm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111493571.XA CN114150117B (zh) | 2021-12-08 | 2021-12-08 | 一种补救铁素体-珠光体型非调质钢锻件带状组织的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111493571.XA CN114150117B (zh) | 2021-12-08 | 2021-12-08 | 一种补救铁素体-珠光体型非调质钢锻件带状组织的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114150117A CN114150117A (zh) | 2022-03-08 |
| CN114150117B true CN114150117B (zh) | 2024-01-19 |
Family
ID=80453550
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111493571.XA Active CN114150117B (zh) | 2021-12-08 | 2021-12-08 | 一种补救铁素体-珠光体型非调质钢锻件带状组织的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114150117B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117344101A (zh) * | 2023-10-11 | 2024-01-05 | 日照市质量检验检测研究院(国家碳素结构钢产品质量检验检测中心(山东)、日照市药品不良反应监测中心、日照市纺织纤维监测中心) | 一种热处理初期消除低合金钢锻件中魏氏组织的方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021047277A1 (zh) * | 2019-09-11 | 2021-03-18 | 南京钢铁股份有限公司 | 非调质钢的制备方法以及利用其制备细晶锻件的方法 |
| CN113642210A (zh) * | 2021-07-16 | 2021-11-12 | 北京科技大学 | 一种通过加热工艺消除齿轮钢中带状组织的方法 |
-
2021
- 2021-12-08 CN CN202111493571.XA patent/CN114150117B/zh active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021047277A1 (zh) * | 2019-09-11 | 2021-03-18 | 南京钢铁股份有限公司 | 非调质钢的制备方法以及利用其制备细晶锻件的方法 |
| CN113642210A (zh) * | 2021-07-16 | 2021-11-12 | 北京科技大学 | 一种通过加热工艺消除齿轮钢中带状组织的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114150117A (zh) | 2022-03-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2612941B1 (en) | Steel wire material for high-strength spring which has excellent wire-drawing properties and process for production thereof, and high-strength spring | |
| CN106811580B (zh) | 一种h13热作模具钢的球化退火工艺 | |
| CN111485085B (zh) | 一种提高18CrNiMo7-6合金在930-950℃温度抗晶粒长大的方法 | |
| KR20220036918A (ko) | 비조질강의 제조방법 및 이를 이용한 미립자 단조품 제조방법 | |
| CN103866095B (zh) | 一种针对具有片状微观组织的Cr、Mo钢的球化退火方法 | |
| CN111826587A (zh) | 一种大规格风电螺栓用冷镦钢热轧盘条及其制备方法 | |
| CN102943210A (zh) | 一种高强度螺栓及其加工方法 | |
| CN110791717B (zh) | 一种高品质亚共析合金工具钢线材及其生产方法 | |
| CN105088081B (zh) | 稳定杆的制造工艺 | |
| CN1986865A (zh) | 冷切割性和疲劳特性优异的冷成形弹簧用钢丝及其制造方法 | |
| CN109487061B (zh) | 马氏体沉淀硬化不锈钢06Cr15Ni5Cu2Ti的热处理方法 | |
| CN110184527A (zh) | 一种用于制作发动机摇臂的高强度级别非调质钢棒材及其制造方法 | |
| CN114150117B (zh) | 一种补救铁素体-珠光体型非调质钢锻件带状组织的方法 | |
| CN104060081B (zh) | 防止渗碳齿轮热处理变形超差的方法 | |
| CN107299203A (zh) | 一种锻件的热处理方法 | |
| JPH09170017A (ja) | 高強度高靭性鋼板の製造方法 | |
| CN115747678B (zh) | 风电用高强度螺栓用钢及风电用高强度螺栓 | |
| CN111471938B (zh) | 无碳化物贝氏体的电动汽车齿轮用钢及其生产方法 | |
| CN115161545A (zh) | 一种高塑性低强度中碳冷镦钢精线及其生产方法 | |
| CN113106351A (zh) | 一种超低温9Ni钢及其制备工艺 | |
| CN107641771B (zh) | 耐延迟断裂特性优异的线材及其制造方法 | |
| CN115386803B (zh) | 一种高强韧性风电螺栓用非调质钢及其生产方法 | |
| JP3688311B2 (ja) | 高強度高靭性鋼の製造方法 | |
| CN114086085B (zh) | 一种控制38Si7弹条残余铁素体的成型工艺 | |
| CN116479334B (zh) | 具有优异热熔损性模具钢及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |