CN114854961B - 中高碳硅锰合金钢获得高抗弯曲塑性变形抗力的处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种中高碳硅锰合金钢获得高抗弯曲塑性变形抗力的处理方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、正火，S2、分步短时奥氏体化，S3、两级控制冷却，S4、两段式渐进淬火，S5、三段式保温，S6、空冷。本发明解决了现有的第三代高强钢的抗弯曲塑性变形抗力不高的问题，通过设计预处理、奥氏体化、控冷、淬火以及保温等多个阶段，形成独特的“2‑2‑3”热处理工艺组合，使得中高碳硅锰合金钢工件的显微组织类型从单一的组织到四相混合组织，在分布上形成强韧化相簇团，在尺寸上从微米尺寸到微纳米尺寸，进而提高其抗弯曲塑性变形能力，使得其承受弯曲塑性变形的能力得到大幅度提升，最终提高工件在高弯曲应力下工件的服役寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种热处理方法，具体涉及一种中高碳硅锰合金钢获得高抗弯曲塑性变形抗力的处理方法。
背景技术
近年来，随着经济和社会的发展，传统的钢铁材料得到了快速地发展，目前人们对钢的性能的追求越来越高，对此科研究人员对其进行了深入的研究，现阶段已出现第三代先进高强钢。
第三代先进高强钢在通过低合金和简单的工艺路线在降低成本的同时保证高强度和一定塑性的结合，以实现汽车轻量化。目前其市场广阔，主要用于汽车钢板，使用可保证汽车轻量化的要求，提高燃油经济性和驾车安全性。在其生产的过程中，在保证高强度和良好韧性的前提下，其抗弯曲塑性变形抗力无法得到满足，这使其达不到那些高要求高性能的零件的标准，尤其是那些受高冲击高弯曲的零件。
第三代先进高强钢在组织上有些单一，组织分布也不够均匀，在晶粒尺寸上也有不足，这使其弯曲强度不高，一旦弯曲过大，就会断裂，不仅直接影响着工件的服役寿命，甚至还影响着工作人员的生命安全。因此，如何提高高强钢的抗弯曲塑性变形抗力，是亟待解决的问题。
发明内容
本发明针对现有技术中的不足，提供一种中高碳硅锰合金钢获得高抗弯曲塑性变形抗力的处理方法，以解决现有的第三代高强钢的抗弯曲塑性变形抗力不高的问题。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种中高碳硅锰合金钢获得高抗弯曲塑性变形抗力的处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，用覆盖碳粉的方法对中高碳硅锰合金钢工件进行防氧化处理,再将中高碳硅锰合金钢工件置入预热好的的电阻炉中加热并保温；后取出冷却至室温；
S2，将经S1处理后的中高碳硅锰合金钢工件取出，置入预热好的加热炉中加热并保温；随后将加热炉缓慢升温后，再保温，使中高碳硅锰合金钢工件奥氏体化；
S3，将S2处理后的中高碳硅锰合金钢工件从加热炉中取出进行两级冷却控制；
S4，将S3处理后的中高碳硅锰合金钢工件依次放入两个盐浴炉中进行两段式淬火处理；
S5，将S4处理后的中高碳硅锰合金钢工件快速放入电炉中，并进行升温并保温，所述升温并保温的行为，依次重复三次；
S6，取出中高碳硅锰合金钢工件，空冷至室温，以得到产物。
为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：
进一步地，所述S1包括：
S11，用覆盖碳粉的方法对中高碳硅锰合金钢工件进行防氧化处理，再将中高碳硅锰合金钢工件置入880-920ºC的电阻炉中加热，并保温30~60min；
S12，取出处理后的中高碳硅锰合金钢工件，冷却至室温。
进一步地，所述S2包括：
S21，将经S1处理后的中高碳硅锰合金钢工件取出，置入860-880ºC的加热炉中，并保温10~20min；
S22，随后将加热炉缓慢升温到880~920ºC，并保温5~10min。
进一步地，所述两级冷却控制包括初级控冷和二级控冷；所述初级控冷时，控制冷却速度在60~70ºC/s，冷却时间为9~11s；所述二级控冷时，冷却速度为30~40ºC/min，冷却时间为2~3s。
进一步地，所述S4包括：
S41，预备两个盐浴炉，所述盐浴炉包括第一盐浴炉及第二盐浴炉；
S42，将经S3处理后的中高碳硅锰合金钢工件放入温度为190~210ºC的第一盐浴炉中，并淬火1~2min；
S43，再将中高碳硅锰合金钢工件快速放入温度为170~190ºC的第二盐浴炉中，并淬火3~6min。
进一步地，所述S5包括：
S51，将S4处理后的中高碳硅锰合金钢工件快速放入温度为220~240ºC的电炉中，并保温30~40min；
S52，将电炉加热至240~260ºC，并保温30~40min；
S53，将电炉加热至260~280ºC，并保温40~60min。
进一步地，所述电炉的升温速度为10~15ºC/min。
本发明的有益效果是：
本发明通过设计预处理、奥氏体化、控冷、淬火以及保温等多个阶段，形成独特的“2-2-3”热处理工艺组合，使得中高碳硅锰合金钢工件的显微组织类型从单一的组织到四相混合组织，在分布上形成强韧化相簇团，在尺寸上从微米尺寸到微纳米尺寸，进而提高其抗弯曲塑性变形能力，使得其承受弯曲塑性变形的能力得到大幅度提升，最终提高工件在高弯曲应力下工件的服役寿命。
附图说明
图1为本发明的处理方法流程图；
图2为本发明方法处理后的60Si2Mn钢光学显微组织图；
图3为本发明方法处理后的60Si2Mn钢扫描电镜显微组织图；
图4为经本发明的淬火工艺处理后的60Si2Mn钢弯曲强度和挠度情况说明图。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。
需要注意的是，发明中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
参考附图，本发明的一种中高碳硅锰合金钢获得高抗弯曲塑性变形抗力的处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、正火，对中高碳硅锰合金钢工件进行正火处理，用覆盖碳粉的方法对中高碳硅锰合金钢工件进行防氧化处理,再将中高碳硅锰合金钢工件置入预热好的的电阻炉中加热并保温；后取出冷却至室温；
S2、分步短时奥氏体化，将经S1处理后的中高碳硅锰合金钢工件取出，置入预热好的加热炉中加热并保温；随后将加热炉缓慢升温后，再保温，使中高碳硅锰合金钢工件奥氏体化；
S3、两级控制冷却，将S2处理后的中高碳硅锰合金钢工件从加热炉中取出进行两级冷却控制；
S4、两段式渐进淬火，将S3处理后的中高碳硅锰合金钢工件依次放入两个盐浴炉中进行两段式淬火处理；
S5、三段式保温，将S4处理后的中高碳硅锰合金钢工件快速放入电炉中，并进行升温并保温，所述升温并保温的行为，依次重复三次；
S6、空冷，取出中高碳硅锰合金钢工件，空冷至室温，以得到产物。
在本实施例中，所述S1包括：
S11，用覆盖碳粉的方法对中高碳硅锰合金钢工件进行防氧化处理，再将中高碳硅锰合金钢工件置入880-920ºC的电阻炉中加热，并保温30~60min；
S12，取出处理后的中高碳硅锰合金钢工件，冷却至室温。
在本实施例中，所述S2包括：
S21，将经S1处理后的中高碳硅锰合金钢工件取出，置入860-880ºC的加热炉中，并保温10~20min；
S22，随后将加热炉缓慢升温到880~920ºC，并保温5~10min。
在本实施例中，所述两级冷却控制包括初级控冷和二级控冷；所述初级控冷时，控制冷却速度在60~70ºC/s，冷却时间为9~11s；所述二级控冷时，冷却速度为30~40ºC/min，冷却时间为2~3s。
在本实施例中，所述S4包括：
S41，预备两个盐浴炉，所述盐浴炉包括第一盐浴炉及第二盐浴炉；
S42，将经S3处理后的中高碳硅锰合金钢工件放入温度为190~210ºC的第一盐浴炉中，并淬火1~2min；
S43，再将中高碳硅锰合金钢工件快速放入温度为170~190ºC的第二盐浴炉中，并淬火3~6min。
在本实施例中，所述S5包括：
S51，将S4处理后的中高碳硅锰合金钢工件快速放入温度为220~240ºC的电炉中，并保温30~40min；
S52，将电炉加热至240~260ºC，并保温30~40min；
S53，将电炉加热至260~280ºC，并保温40~60min。
在本实施例中，所述电炉的升温速度为10~15ºC/min。
在本实施例中，所述中高碳硅锰合金钢采用60Si2Mn钢，并参考附图2及附图3，将本发明实施例处理后得到的60Si2Mn钢进行显微组织的观察，对其光学显微组织图及扫描电镜显微组织图进行分析。
从附图2中可以看到其显微组织由减碳回火马氏体（黑色部分M）、碳含量较高的奥氏体（白色部分RA）、富碳的上贝氏体（其他部分B）组成。其中的部分回火马氏体周围由纳米尺寸的上贝氏体和奥氏体组成，形成强韧化相簇团。贝氏体和马氏体作为强化相，提高了材料的强度和硬度，残余奥氏体和纳米尺寸的上贝氏体和奥氏体形成的簇团作为韧化相，提高了材料的韧性，多相强化韧化使其具有高强度，高弯曲强度。
从附图3中可以看出其组织尺寸细小，有纳米级别的尺寸存在，组织致密，分布均匀，使其具有高抗弯曲塑性变形抗力，提高其服役寿命。
在本实施例中，分别将采用本发明工艺处理后得到的60Si2Mn钢和经原淬火配分工艺（第三代高强钢采用）处理后的60Si2Mn钢进行弯曲性能测试，弯曲强度和挠度对比参照附图4。
从附图4中可以看出本发明工艺处理后的60Si2Mn钢，其弯曲性能相比于淬火配分工艺的产物，有了大幅度地提升，弯曲强度由淬火配分工艺产物的3250MPa提升到4630MPa，提升42.5%；挠度由淬火配分工艺产物的3.9mm提升到4.5mm,提升15.4%。综合可以看出经本发明工艺处理后得到的60Si2Mn钢具有高的抗弯曲塑性变形抗力，可使其可以在高弯曲应力的情况下进行有效的工作。
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 (4)
1.一种中高碳硅锰合金钢获得高抗弯曲塑性变形抗力的处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，用覆盖碳粉的方法对中高碳硅锰合金钢工件进行防氧化处理,再将中高碳硅锰合金钢工件置入预热好的的电阻炉中加热并保温；后取出冷却至室温；
S2，将经S1处理后的中高碳硅锰合金钢工件取出，置入预热好的加热炉中加热并保温；随后将加热炉缓慢升温后，再保温，使中高碳硅锰合金钢工件奥氏体化；
S3，将S2处理后的中高碳硅锰合金钢工件从加热炉中取出进行两级冷却控制；
S4，将S3处理后的中高碳硅锰合金钢工件依次放入两个盐浴炉中进行两段式淬火处理；
S5，将S4处理后的中高碳硅锰合金钢工件快速放入电炉中，并进行升温并保温，所述升温并保温的行为，依次重复三次；
S6，取出中高碳硅锰合金钢工件，空冷至室温，以得到产物；
所述两级冷却控制包括初级控冷和二级控冷；所述初级控冷时，控制冷却速度在60~70ºC/s，冷却时间为9~11s；所述二级控冷时，冷却速度为30~40ºC/min，冷却时间为2~3s；
所述S4包括：S41，预备两个盐浴炉，所述盐浴炉包括第一盐浴炉及第二盐浴炉；
S42，将经S3处理后的中高碳硅锰合金钢工件放入温度为190~210ºC的第一盐浴炉中，并淬火1~2min；
S43，再将中高碳硅锰合金钢工件快速放入温度为170~190ºC的第二盐浴炉中，并淬火3~6min；
所述S5包括：S51，将S4处理后的中高碳硅锰合金钢工件快速放入温度为220~240ºC的电炉中，并保温30~40min；
S52，将电炉加热至240~260ºC，并保温30~40min；
S53，将电炉加热至260~280ºC，并保温40~60min。
2.根据权利要求1所述的一种中高碳硅锰合金钢获得高抗弯曲塑性变形抗力的处理方法，其特征在于，所述S1包括：
S11，用覆盖碳粉的方法对中高碳硅锰合金钢工件进行防氧化处理，再将中高碳硅锰合金钢工件置入880-920ºC的电阻炉中加热，并保温30~60min；
S12，取出处理后的中高碳硅锰合金钢工件，冷却至室温。
3.根据权利要求2所述的一种中高碳硅锰合金钢获得高抗弯曲塑性变形抗力的处理方法，其特征在于，所述S2包括：
S21，将经S1处理后的中高碳硅锰合金钢工件取出，置入860-880ºC的加热炉中，并保温10~20min；
S22，随后将加热炉缓慢升温到880~920ºC，并保温5~10min。
4.根据权利要求1所述的一种中高碳硅锰合金钢获得高抗弯曲塑性变形抗力的处理方法，其特征在于：所述电炉的升温速度为10~15ºC/min。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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