CN116555551A - 马氏体合金钢细晶强韧化热处理方法 - Google Patents
马氏体合金钢细晶强韧化热处理方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116555551A CN116555551A CN202310459410.1A CN202310459410A CN116555551A CN 116555551 A CN116555551 A CN 116555551A CN 202310459410 A CN202310459410 A CN 202310459410A CN 116555551 A CN116555551 A CN 116555551A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- alloy steel
- martensitic alloy
- heat
- heat preservation
- treatment
- 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.)
- Pending
Links
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 54
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 52
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims abstract description 47
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 238000004321 preservation Methods 0.000 claims abstract description 39
- 238000005496 tempering Methods 0.000 claims abstract description 23
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 20
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 17
- 238000010791 quenching Methods 0.000 claims abstract description 14
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 claims abstract description 14
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 13
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 239000005447 environmental material Substances 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 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
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/28—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for plain shafts
-
- 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
- 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
- C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
- C21D6/002—Heat treatment of ferrous alloys containing Cr
-
- 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
- C21D6/004—Heat treatment of ferrous alloys containing Cr and Ni
-
- 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
- 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
- C21D2211/008—Martensite
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
本发明提供了一种马氏体合金钢细晶强韧化热处理方法，适用于马氏体合金钢材料的压缩机主轴的热处理，其步骤包括正火处理、淬火处理、一次回火处理和二次回火处理等工艺过程；其中，淬火处理是将所述马氏体合金钢加热至760～820℃保温，保温时间为所述主轴最大直径/30mm，且保温时间不少于2h，然后以100‑200℃/h的速度升温至850～890℃，保温0.5～1h后出炉油冷。本发明提供的一种马氏体合金钢细晶强韧化热处理方法，热处理后的马氏体合金钢的晶粒能够得到细化并能达到优异的综合力学性能。
Description
技术领域
本发明涉及金属热处理技术领域，特别涉及一种马氏体合金钢细晶强韧化热处理方法。
背景技术
离心压缩机技术发展迅速，大型化离心压缩机不断涌现，同时，采用传统热处理方法对大型化叶轮和主轴热处理的一些弊端也逐渐出现。因为主轴尺寸偏大，会造成高温长时间保温的情况，这种情况下会出现原子扩散充分，使晶粒容易长大，在实际生产中，容易造成产品晶粒粗大，力学性能不合格。如果温度低又会出现马氏体转变不足，或无法出现马氏体转变而造成强度不合格的问题。
因此，需要新的热处理工艺对大型化的马氏体合金钢主轴进行热处理，以使大型化的马氏体合金钢主轴晶粒得到细化，并能达到优异的综合力学性能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种晶粒能够得到细化并能达到优异综合力学性能的马氏体合金钢细晶强韧化热处理方法。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种马氏体合金钢细晶强韧化热处理方法，适用于马氏体合金钢材料的压缩机主轴的热处理，其步骤包括正火处理、淬火处理、一次回火处理和二次回火处理等工艺过程；
所述淬火处理是将所述马氏体合金钢加热至760～820℃保温，保温时间为所述主轴最大直径/30mm，且保温时间不少于2h，然后以100-200℃/h的速度升温至850～890℃，保温0.5～1h后出炉油冷。
进一步地，所述正火处理是将所述马氏体合金钢加热至840～900℃保温，保温时间为所述主轴最大直径/35mm，且保温时间不少于2h，然后出炉空冷。
进一步地，所述一次回火处理是所述马氏体合金钢加热至650～720℃保温，保温时间为所述主轴最大直径/20mm，且保温时间不少于4h，然后出炉空冷。
进一步地，所述二次回火处理是所述马氏体合金钢加热至650～720℃保温，保温时间为所述主轴最大直径/20mm，且保温时间不少于4h，然后出炉空冷。
进一步地，所述马氏体合金钢为40NiCrMo7钢、AISI 4340钢、25Cr2Ni3Mo钢或42CrMo钢。
本发明提供的一种马氏体合金钢细晶强韧化热处理方法，在淬火处理过程中，将主轴在760～820℃保温后增加一个850～890℃的升温保温过程，并将850～890℃的保温时间控制在0.5～1h范围内，可作为主轴出炉到冷却过程中的热量补偿，能够保证主轴进入冷却介质的温度，能够有效细化主轴材料的晶粒。
同时，本发明提供的马氏体合金钢细晶强韧化热处理方法，还配合使用双回火处理工艺，可使主轴材料内应力更加均匀，并且通过二次回火使材料组织中产生一定量的逆变奥氏体，促进材料韧性的提高，特别是在含有H2S介质环境中，细化的晶粒和逆变奥氏体的形成都能有效降低H的扩散，从而有效降低了材料在介质中出现氢脆的可能性，使材料达到了优异的综合力学性能。
并且，本发明提供的马氏体合金钢细晶强韧化热处理方法，其马氏体合金钢不仅可以为40NiCrMo7钢，也可以是AISI 4340钢、25Cr2Ni3Mo钢、42CrMo钢等马氏体合金钢当中，而且，本发明提供的细晶强韧化热处理方法处理后的马氏体合金钢不但可以用于压缩机主轴，而且可以用在其他采用此类马氏体合金钢的零部件上。
附图说明
图1为本发明实施例提供的马氏体合金钢细晶强韧化热处理方法流程图。
具体实施方式
参见图1，本发明实施例提供的一种马氏体合金钢细晶强韧化热处理方法，适用于马氏体合金钢材料的压缩机主轴的热处理，包括正火处理、淬火处理、一次回火处理和二次回火处理等工艺过程，具体步骤如下：
步骤1)正火处理：将马氏体合金钢材料的主轴加热至840～900℃保温，保温时间为主轴最大直径/35mm，且保温时间不少于2h，然后出炉空冷。
步骤2)淬火处理：将马氏体合金钢材料的主轴加热至760～820℃保温，保温时间为主轴最大直径/30mm，且保温时间不少于2h，然后以100-200℃/h的速度升温至850～890℃，保温0.5～1h后出炉油冷。
步骤3)一次回火处理：将马氏体合金钢材料的主轴加热至650～720℃保温，保温时间为主轴最大直径/20mm，且保温时间不少于4h，然后出炉空冷。
步骤4)二次回火处理：将马氏体合金钢加热至650～720℃保温，保温时间为主轴最大直径/20mm，且保温时间不少于4h，然后出炉空冷。
本发明提供的一种马氏体合金钢细晶强韧化热处理方法，通过合理制定热处理的淬火工艺参数，在淬火处理奥氏体化后增加一个短暂升温保温的过程，时间不得过长，并且配合双回火处理的热处理方案，使马氏体合金钢主轴晶粒得到细化，并且达到优异的综合力学性能。
下面以40NiCrMo7钢材料的压缩机主轴的热处理方法，对本发明提供的一种马氏体合金钢细晶强韧化热处理方法做具体说明。
实施例1
40NiCrMo7钢材料的压缩机主轴为最大直径为Φ350mm的阶梯轴。生产热处理前最大直径为Φ350mm的阶梯轴，阶梯轴热处理工艺包括正火处理、淬火处理、一次回火处理和二次回火处理：
正火处理：加热至860℃，保温10h，出炉空冷；
淬火处理：加热至800℃，保温12h，以100℃/h的速度升温至860℃保温0.5h，然后出炉油冷；
一次回火处理：加热至710℃，保温17.5h，出炉空冷；
二次回火处理：加热至710℃，保温17.5h，出炉空冷。
热处理后的阶梯轴的力学性能：Rm：750Mpa；Rp0.2：555Mpa；A：19％；Z：65％；Kv2：151/150/154J；HBW：242，并且通过SSC硫化氢应力腐蚀开裂试验，并未出现断裂现象,能够满足标准API 617石油、化学和气体工业用离心压缩机中对在含H2S环境材料的要求。
实施例2
40NiCrMo7钢材料的压缩机主轴为最大直径为Φ640mm的阶梯轴。生产热处理前最大直径为Φ640mm的阶梯轴，阶梯轴热处理工艺包括正火处理、淬火处理、一次回火处理和二次回火处理：
正火处理：加热至850℃，保温18h，出炉空冷；
淬火处理：加热至810℃，保温21h，以100℃/h的速度升温至870℃保温1h，然后出炉油冷；
一次回火处理：加热至705℃，保温32h，出炉空冷；
二次回火处理：加热至700℃，保温32h，出炉空冷。
热处理后的阶梯轴的力学性能：Rm：743Mpa；Rp0.2：589Mpa；A：23％；Z：65％；Kv2：160/160/158J；HBW：218，并且通过SSC硫化氢应力腐蚀开裂试验，并未出现断裂现象,能够满足标准API 617石油、化学和气体工业用离心压缩机中对在含H2S环境材料的要求。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (5)
1.一种马氏体合金钢细晶强韧化热处理方法，适用于马氏体合金钢材料的压缩机主轴的热处理，其特征在于，包括正火处理、淬火处理、一次回火处理和二次回火处理；
所述淬火处理是将所述马氏体合金钢加热至760～820℃保温，保温时间为所述主轴最大直径/30mm，且保温时间不少于2h，然后以100-200℃/h的速度升温至850～890℃，保温0.5～1h后出炉油冷。
2.根据权利要求1所述的马氏体合金钢细晶强韧化热处理方法，其特征在于：所述正火处理是将所述马氏体合金钢加热至840～900℃保温，保温时间为所述主轴最大直径/35mm，且保温时间不少于2h，然后出炉空冷。
3.根据权利要求1所述的马氏体合金钢细晶强韧化热处理方法，其特征在于：所述一次回火处理是所述马氏体合金钢加热至650～720℃保温，保温时间为所述主轴最大直径/20mm，且保温时间不少于4h，然后出炉空冷。
4.根据权利要求1所述的马氏体合金钢细晶强韧化热处理方法，其特征在于：所述二次回火处理是所述马氏体合金钢加热至650～720℃保温，保温时间为所述主轴最大直径/20mm，且保温时间不少于4h，然后出炉空冷。
5.根据权利要求1所述的马氏体合金钢细晶强韧化热处理方法，其特征在于：所述马氏体合金钢为40NiCrMo7钢、AISI 4340钢、25Cr2Ni3Mo钢或42CrMo钢。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310459410.1A CN116555551A (zh) | 2023-04-25 | 2023-04-25 | 马氏体合金钢细晶强韧化热处理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310459410.1A CN116555551A (zh) | 2023-04-25 | 2023-04-25 | 马氏体合金钢细晶强韧化热处理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116555551A true CN116555551A (zh) | 2023-08-08 |
Family
ID=87485410
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310459410.1A Pending CN116555551A (zh) | 2023-04-25 | 2023-04-25 | 马氏体合金钢细晶强韧化热处理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116555551A (zh) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107400769A (zh) * | 2017-07-25 | 2017-11-28 | 合肥欧仕嘉机电设备有限公司 | 一种轴承钢热处理工艺 |
| CN107674944A (zh) * | 2017-11-19 | 2018-02-09 | 深圳万佳互动科技有限公司 | 一种花键轴的调质处理方法 |
| CN109112263A (zh) * | 2018-10-18 | 2019-01-01 | 沈阳透平机械股份有限公司 | 一种离心压缩机用14Cr17Ni2钢轴热处理工艺 |
| CN110396575A (zh) * | 2019-08-21 | 2019-11-01 | 河南中原特钢装备制造有限公司 | 石化装备用马氏体不锈钢主轴的热处理工艺 |
| CN111809038A (zh) * | 2020-07-23 | 2020-10-23 | 齐齐哈尔英格机械有限公司 | 一种主轴基体强韧化热处理方法 |
| CN113430470A (zh) * | 2021-04-28 | 2021-09-24 | 中航上大高温合金材料股份有限公司 | 一种低合金超高强度钢的制造方法 |
-
2023
- 2023-04-25 CN CN202310459410.1A patent/CN116555551A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107400769A (zh) * | 2017-07-25 | 2017-11-28 | 合肥欧仕嘉机电设备有限公司 | 一种轴承钢热处理工艺 |
| CN107674944A (zh) * | 2017-11-19 | 2018-02-09 | 深圳万佳互动科技有限公司 | 一种花键轴的调质处理方法 |
| CN109112263A (zh) * | 2018-10-18 | 2019-01-01 | 沈阳透平机械股份有限公司 | 一种离心压缩机用14Cr17Ni2钢轴热处理工艺 |
| CN110396575A (zh) * | 2019-08-21 | 2019-11-01 | 河南中原特钢装备制造有限公司 | 石化装备用马氏体不锈钢主轴的热处理工艺 |
| CN111809038A (zh) * | 2020-07-23 | 2020-10-23 | 齐齐哈尔英格机械有限公司 | 一种主轴基体强韧化热处理方法 |
| CN113430470A (zh) * | 2021-04-28 | 2021-09-24 | 中航上大高温合金材料股份有限公司 | 一种低合金超高强度钢的制造方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 陈炜等: "热处理对S43100不锈钢力学性能的影响", 《热处理》, vol. 29, no. 06, 31 December 2014 (2014-12-31), pages 27 - 29 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101476029B (zh) | 柴油机凸轮热处理方法 | |
| CN108559934B (zh) | 一种tc6钛合金锻件的深冷处理工艺 | |
| CN101660036B (zh) | 一种高强高韧性钢管热处理的方法 | |
| CN102690940A (zh) | 一种不锈钢轴承热处理工艺方法 | |
| CN111719111A (zh) | 一种提高齿轮渗碳用钢综合性能的热处理方法 | |
| WO2023246950A1 (zh) | 一种弹簧钢及其球化退火方法 | |
| CN112941279A (zh) | 一种提高20MnCr5+HH钢末端淬透性硬度的热处理工艺 | |
| CN116555551A (zh) | 马氏体合金钢细晶强韧化热处理方法 | |
| Gao et al. | Bainitic austempering incorporating quenching and partitioning for favorable tuning of microstructure and mechanical properties | |
| CN102127627B (zh) | 一种获得碳素工具钢高硬度和低变形开裂倾向的方法 | |
| CN114134412B (zh) | 热作模具钢的细化晶粒均匀组织的方法 | |
| CN102876854A (zh) | 1Cr12马氏体不锈钢压紧弹簧锻件的调质处理工艺方法 | |
| CN115747424A (zh) | 一种42CrNiMo6材料深冷处理工艺 | |
| CN109082513A (zh) | 一种大型泵壳的热处理工艺 | |
| CN112760465A (zh) | 一种410不锈钢热处理方法 | |
| CN111455308A (zh) | 一种碳氮共渗后直接淬火的热处理方法 | |
| CN111778381A (zh) | 一种提高c级钢塑性及低温冲击韧性的热处理方法 | |
| CN105925773A (zh) | 一种钢材的热处理方法 | |
| CN112481467A (zh) | 一种提高铁素体不锈钢强度的热处理方法 | |
| CN114182069B (zh) | 一种小型齿轮用钢的退火方法 | |
| CN115029524B (zh) | 一种s51740材料的深冷处理工艺 | |
| CN117448833B (zh) | 一种液压破碎锤用20Cr2Ni4活塞的渗碳淬火强化工艺 | |
| CN118531189A (zh) | 高温轴承钢Cr4Mo4V晶粒细化热处理工艺 | |
| CN118389792A (zh) | 一种提高中低铬铁素体不锈钢性能均匀性的方法 | |
| CN118207392A (zh) | 一种快速改善高强合金齿轮原奥氏体混晶缺陷的方法 |
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 |