CN1017351B

CN1017351B - 一种制取细晶粒双相钢的热处理方法

Info

Publication number: CN1017351B
Application number: CN88104276A
Authority: CN
Inventors: 王绪; 花礼先; 冯慧平
Original assignee: University of Science and Technology Beijing USTB
Current assignee: University of Science and Technology Beijing USTB
Priority date: 1988-07-16
Filing date: 1988-07-16
Publication date: 1992-07-08
Also published as: CN1039621A

Abstract

本发明是把感应加热淬火和接触电加热淬火热处理方法用于低碳低合金钢材(包括钢棒、丝管、带等)进行连续的或整体的双相区淬火热处理，以得到有铁素体和马氏体双相组织的细晶粒双相钢钢材，这种钢材可直接冷形变制成高强度的钢丝、钢筋、钢管、钢带及高强度螺栓等，其强度塑性。冷成型性及形变强化能力，晶粒度等特性都优于一般用炉子热处理的双相钢。并具有成本低节能和无污染的优点。

Description

本发明涉及一种制取细晶粒双相钢的热处理方法。

铁素体和马氏体双相钢是近十几年发展起来的一种新型钢材。这种钢材是用低碳（＜0.15%C）和低合金钢经特殊的双相（α+γ）区热处理得到铁素体和马氏体双相组织，其性能特点是强度高（σb＝60-70kgf/mm²），屈服点低（σ0.2＝30-40kgf/mm²），塑性好（δ＝25-30%，ψ＞50%），有良好的冷成型性及形变强化效果，得到广泛应用。

通常钢材获得铁素体和马氏体双相组织有二个途径：一是钢材在冶金厂热轧时，进行控轧控冷得到双相组织，称之为热轧双相钢;另一是将一般热轧材进行二相（α+γ）区加热退火或淬火的双相处理而得到双相组织，则称为热处理双相钢。

一般热处理双相钢的双相处理多用加热炉进行批量处理或连续处理，但费时、耗能、性能不够稳定且成本高。美国专利US4296919，加拿大专利CA1136825提出用连续炉对钢材进行双相处理，本发明则提出用感应加热或接触电加热的方法对低碳低合金钢材进行双相处理。也有的专利如日本专利J84045731和欧洲专利EP194708等，提出用感应加热或接触电加热的方法对钢材进行淬火、正火或回火等一般热处理。本发明则是提出用感应加热或接触电加热对低碳低合金钢进行双相热处理，尤其是提出用两套加热和淬火装置对钢材依次进行两次加热和淬火的连续双相处理，可得到性能优越的不同原始组织的双相钢材。（见表1），而且具有成本低、省时、节能、无污染的优点。

本发明是用感应加热连续淬火或电接触整体加热淬火的方法对含有（重量百分比）C：0.05～0.15%;Mn：0.6～2.5%，Si：0.5～1.0%的低碳低合金钢进行一次淬火或二次淬火双相热处理以得到具有铁素体和马氏体双相组织的细晶粒双相钢材。

附图说明：

图1是感应加热一次淬火装置及工艺示意图。（1）为感应线圈，（2）为喷水圈，（3）为钢材。

图2是感应加热一次淬火得到的双相组织照片。（SEM）1500×

图3是一般炉子加热处理的双相组织（SEM）1500×

图4是感应加热二次淬火装置及工艺示意图。（4）为一次感应加热线圈，（5）为一次淬火喷水圈。（6）为二次淬火感应线圈，（7）为二次喷水圈。

图5是感应加热二次淬火处理时，第一次淬火得到的全部马氏体组织。（SEM）1500×

图6是感应加热二次淬火处理时第二次淬火得到的双相组织。（SEM）1500×

图7一般炉子加热二次淬火双相组织，（SEM）1500×

本发明的具体工艺分别为：

（一）.用高频中频或工频感应加热连续淬火的方法，对上述特定成分范围的低碳低合金钢钢材（包括钢丝、钢棒、钢筋、钢管和钢带等进行一次淬火或二次淬火的双相处理，以得到具有铁素体和马氏体双相组织的双相钢钢材。

一次淬火：

将热轧态原始组织的钢材连续通过一套感应加热线圈及喷水圈，将钢材连续加热到铁素体（α）和奥氏体（γ）两相区并随即进入喷水圈进行淬火，如图1示。加热温度控制在Ac1+20～50℃时，可得到约80%铁素体+约20%马氏体（马氏体为细碎片状）如图2示。且晶粒比一般加热炉处理的要细，见图3。其性能也优于一般加热炉处理的双相钢，如表1所示。

二次淬火：

将热轧态原始组织的钢材连续通过二套感应加热线圈及喷水圈，如图4所示。第一套将钢材连续加热到Ac3以上20～40℃的奥氏体单相区，立即进入喷水圈，淬火成全部马氏体，如图5所示。随即以这种马氏体组织为原始组织进入第二套装置，将钢材加热到Ac1+20～50℃的铁素体+奥氏体的两相区，立即进入喷水圈进行淬火，得到铁素体+马氏体组织。马氏体呈纤维状，见图6。晶粒明显小于一般炉子处理的双相组织，如图6与图7比较。其性能比一般炉子加热处理的双相钢要好，而且比用此方法一次淬火的双相组织的性能也要好。（见表1）。

上述感应连续加热一次淬火或二次淬火的工艺参数，所需加热温度和透烧时间是用电参数和钢材通过感应加热及淬火装置的时间来控制。这种双相处理是通过钢材的连续加热和连续淬火来实现的。

例如用高频感应加热淬火双相处理的电参数及钢材通过感应加热装置的速度如下：高频感应加热装置电参数：高压：12KV，板极电流：1.5A，栅极电流0.4A。

钢材通过感应线圈及淬火喷水圈的速度：

一次淬火：感应加热线圈宽度50mm，通过时间6秒;

二次淬火：一次淬火感应加热线圈宽度50mm，通过时间15秒;

二次淬火感应加热线圈宽度20mm，通过时间同样为15秒。

（二）.用接触电加热方法对上述特定成分范围的低碳低合金钢钢材（主要是钢棒、钢管等）进行一次淬火或二次淬火的双相热处理，工艺参数，所得到的组织与性能和感应加热淬火双相处理相似，只是整体加热淬火。

一次淬火，将钢材整体接触电加热至（α+γ）二相区，温度控制在Ac1+20～50℃进行二次淬火。

二次淬火，第一次将钢材整体接触电加热至γ相区，加热温度控制在Ac3+20～40℃，进行完全淬火，然后再加热至（α+γ）相区，温度控制在Ac1+20～50℃进行二次淬火。

用本发明处理的低碳低合金钢材可直接冷形变成高强度的钢丝、钢筋、钢管及高强度螺栓等，其强度、塑性，冷成型性及形变强化能力，晶粒度等特性优于一般炉子热处理的双相钢。并具有成本低、节能、无污染的优点。

表1 用本发明热处理方法得到的双相钢性能与一般炉子处理得到的双相钢性能比较

强度屈服延伸面缩

极限极限率率

σb σ0.2 δ ψ

KN/mm²KN/mm²% %

一般加热炉处理的一次淬火 0.72 0.43 19.25 54.6

双相钢二次淬火 0.74 0.42 20.2 60.6

感应加热处理的一次淬火 0.75 0.50 20.1 69.6

双相钢二次淬火 0.78 0.50 20.3 71.6

实施例：见表2

表2 采用感应加热温度、钢的成分及性能一览表

Claims

1、一种对含有(重量百分比)C∶0.05～0.15%；Si∶0.5～1.0%，Mn∶0.5～2.5%的低碳、低合金钢进行双相热处理以得到细晶粒双相钢的热处理方法，其特征在于使用感应加热连续淬火或接触电加热淬火方法对所述钢进行一次淬火或二次淬火。

2、按照权利要求1所述的双相热处理方法，其特征在于采用高、中频或工频感应加热连续淬火方法进行一次淬火或二次淬火的具体工艺分别为：

a）一次淬火：用一套感应线圈及喷水圈将钢材连续加热到（α+γ）二相区，加热温度控制在Ac1+20～50℃，立即喷水淬火，得到铁素体和马氏体双相组织，

b）二次淬火：用二套感应线圈和喷水圈，第一套将钢材连续加热到γ相单相区，加热温度控制在Ac3+20～40℃，进行完全淬火，然后立即用第二套装置将钢材连续加热到（α+γ）二相区，加热温度控制在Ac1+20～50℃，进行第二次淬火，得到铁素体和马氏体组织。

3、按照权利要求1所述的双相热处理方法，其特征在于，采用接触电加热淬火方法进行一次淬火或两次淬火的具体工艺分别为：

a）一次淬火：将钢材整体接触电加热至（α+γ）二相区，加热温度控制在Ac1+20～50℃，然后立即淬火，

b）二次淬火：第一次将钢材整体接触电加热至γ单相区，加热温度控制在Ac3+20～40℃，进行完全淬火，然后加热至（α+γ）相区，温度控制在Ac1+20～50℃，进行二次淬火。