CN103266212B

CN103266212B - 一种提高25Cr2Ni4MoV钢锻件低温冲击韧性的热处理工艺

Info

Publication number: CN103266212B
Application number: CN201310212994.9A
Authority: CN
Inventors: 赵颖; 赵玉; 李亚平
Original assignee: Zhongyuan Special Steel Co Ltd
Current assignee: Henan Zhongyuan Special Steel Equipment Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2013-05-31
Filing date: 2013-05-31
Publication date: 2014-08-06
Anticipated expiration: 2033-05-31
Also published as: CN103266212A

Abstract

本发明属于低温下使用的钢锻件产品生产技术领域，特别涉及要求较高的低温冲击韧性的一种热处理技术，具体涉及一种提高25Cr2Ni4MoV钢锻件低温冲击韧性的热处理工艺，①正火加热，②正火冷却，③淬火加热，④淬火冷却，在保证材料强度的同时，有效提高低温冲击韧性，延长产品使用寿命。

Description

一种提高25Cr2Ni4MoV钢锻件低温冲击韧性的热处理工艺

技术领域

本发明属于低温下使用的钢锻件产品生产技术领域，特别涉及要求较高的低温冲击韧性的一种热处理技术，具体涉及一种提高25Cr2Ni4MoV钢锻件低温冲击韧性的热处理工艺。

背景技术

对于在低温下使用的钢锻件产品，因工作环境温度较低，长期使用过程中产品材料的脆性会增大，若原本钢锻件材料的强度就较高，低温冲击韧性差，则会在很短的时间内因脆性过大而发生断裂等失效形式，降低使用寿命。为使该类产品能正常工作，不致早期失效，在使用状态下，必须具有高的硬度，良好的低温冲击韧性。对25Cr2Ni4MoV钢锻件产品按常规工艺热处理后，强度可以保证，但低温冲击韧性较差，无法满足使用要求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足而提供一种在保证材料强度的同时，有效提高低温冲击韧性，延长产品使用寿命的热处理工艺。

本发明的目的是这样实现的：

一种提高25Cr2Ni4MoV钢锻件低温冲击韧性的热处理工艺，其制备工艺如下：

①正火加热，在预热温度为630～670℃条件下预热1.5～2.5小时，然后在正火温度为880～900℃条件下正火加热，保温时间采用1～1.2小时/100mm；

②正火冷却，采用四台轴流式鼓风机进行冷却，用四台轴流式鼓风机分别置于上下平台两侧进行冷却；

③淬火加热，在预热温度为630～670℃，预热时间为1.5～2.5小时的条件下，进行预热，在淬火温度为860～890℃条件下，保温时间采用1～1.2小时/100mm，使工件心部达到860-890℃，完成奥氏体转变，在保温结束后将工件快速升温至890～910℃，保持8～13min；

④淬火冷却，先在空气中预冷250～300S，然后放入20-30℃的水中冷却650～700S，在冷却过程中的前五分钟内将工件在水中上下不停的串动，并不间断的注入清水，使淬火过程中的温升控制在10℃以内，在马氏体转变区改用油冷，油冷的初始油温30-70℃，油冷65-75min，再在570～630℃条件下进行高温回火，保温时间一般采用1.8～2.2小时/100mm，因油比水的冷却速度慢很多，在进入马氏体转变区后，由水冷变为油冷，即可有效减缓组织转变速度，从而使应力减小，再通过高温回火进行马氏体分解及残余奥氏体的继续转变，获得细小均匀的回火索氏体组织，回火出炉后采用快冷，出炉入油冷却2小时后空冷，即可。

所述的25Cr2Ni4MoV钢中C的重量比为0.22~0.30%，Si重量比为0.15~0.30%，Mn重量比≤0.50%，Cr重量比为1.40~2.00%，Ni为3.25~4.00%，Mo重量比为0.30~0.60%，V重量比为0.05~0.15%，Cu的重量比≤0.20%，S重量比≤0.015%，P重量比≤0.015%。

所述的25Cr2Ni4MoV钢为直径为440mm的锻件。

本发明具有如下的优点：

25Cr2Ni4MoV钢锻件热处理的工艺，包括如下工序：①正火加热，控制预热温度、预热时间和加热温度及保温时间；②正火冷却，提高冷却速度，细化晶粒，为淬火做好组织准备；③淬火加热，控制预热温度、预热时间、加热温度及保温时间，特别是后期的短时高温加热温度及保温时间的控制，以确保因碳化物加速溶解而使钢的淬透性提高及因淬火温度的提高使淬火初始冷却速度加快的同时晶粒不会粗化；④淬火冷却，采用水淬油冷冷却方式，以提高高温阶段的冷却速度，降低马氏体转变区的冷却速度，在保证获得良好淬火效果的同时尽量减少组织应力及热应力；⑤回火，严格控制回火入炉时间、回火加热温度和保温时间，使组织转变完全，消除淬火应力，获得细小均匀的回火索氏体；⑥回火冷却，采用油冷冷却方式，避免发生回火脆性导致冲击功降低。

工艺要点：

热处理工艺采用正火+调质方式进行。通过正火及加快正火后冷却速度可改善锻后晶粒度及消除粗大的片状珠光体，为淬火做好准备。淬火加热后期控制好短时高温加热温度及保温时间，确保因碳化物加速溶解而使钢的淬透性提高及因淬火温度的提高使淬火初始冷却速度加快的同时晶粒不会粗化；淬火冷却时采用水淬油冷冷却方式，以提高高温阶段的冷却速度，降低马氏体转变区的冷却速度，在保证获得良好淬火效果的同时尽量减少组织应力及热应力，再通过高温回火获得细小均匀的回火索氏体，在保证高强度的同时得到较高的低温冲击韧性。回火出炉后采用快冷，避免因发生回火脆性导致冲击功降低。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合具体的实施方式对本发明做进一步的描述。

实施例1：选用直径为440mm；化学成分为：C=0.22~0.30%，Si=0.15~0.30%，Mn≤0.50%，Ni=3.25~4.00%，Cr=1.40~2.00%，Mo=0.30~0.60%，V=0.05~0.15%，Cu≤0.20%，S≤0.015%，P≤0.015%；钢种为25Cr2Ni4MoV的锻件。热处理工艺采用正火+调质方式进行，如图1所示，先进行正火，在630℃预热2.5小时，再升温至正火温度880℃，保温时间采用1.2小时/100mm。正火后采用四台轴流式鼓风机分别置于上下平台两侧，从多个方位直接喷射到工件上，迫使工件均匀快速冷却，用以细化晶粒及均匀组织和成分，为淬火做好准备。正火后采用调质处理工艺，在630℃预热2.5小时，再升温至淬火温度860℃，保温时间采用1.2小时/100mm，使工件心部达到规定温度、完成奥氏体转变并使其均匀化，在保温结束后将工件快速升温至890℃，保持13min；淬火冷却采用水淬油冷的方式，先在空气中预冷250S，然后放入30℃的水中冷却700S，在冷却过程中的前五分钟内将工件在水中上下不停的进行串动，并不间断的注入清水，使淬火过程中水的温升始终控制在10℃以内，提高淬火初始冷却速度，在进入马氏体转变区后，因油比水的冷却速度缓慢许多，由水冷变为油冷，可有效降低组织应力及热应力，油冷的初始油温30℃，油冷75min，再在570℃条件下进行高温回火，保温时间一般采用2.2小时/100mm，进行马氏体分解及残余奥氏体的继续转变，获得细小均匀的回火索氏体组织，回火出炉后采用快冷，出炉入油冷却2小时后空冷，力学性能满足使用的高强度极限和低温冲击韧性的要求。

实施例2：选用直径为440mm；化学成分为：C=0.22~0.30%，Si=0.15~0.30%，Mn≤0.50%，Ni=3.25~4.00%，Cr=1.40~2.00%，Mo=0.30~0.60%，V=0.05~0.15%，Cu≤0.20%，S≤0.015%，P≤0.015%；钢种为25Cr2Ni4MoV的锻件。热处理工艺采用正火+调质方式进行，如图1所示，先进行正火，在650℃预热2小时，再升温至正火温度890℃，保温时间采用1.1小时/100mm。正火后采用四台轴流式鼓风机分别置于上下平台两侧，从多个方位直接喷射到工件上，迫使工件均匀快速冷却，用以细化晶粒及均匀组织和成分，为淬火做好准备。正火后采用调质处理工艺，在650℃预热2小时，再升温至淬火温度870℃，保温时间采用1.1小时/100mm，使工件心部达到规定温度、完成奥氏体转变并使其均匀化，在保温结束后将工件快速升温至900℃，保持10min；淬火冷却采用水淬油冷的方式，先在空气中预冷270S，然后放入25℃的水中冷却680S，在冷却过程中的前五分钟内将工件在水中上下不停的进行串动，并不间断的注入清水，使淬火过程中水的温升始终控制在10℃以内，提高淬火初始冷却速度，在进入马氏体转变区后，因油比水的冷却速度缓慢许多，由水冷变为油冷，可有效降低组织应力及热应力，油冷的初始油温55℃，油冷70min，再在600℃条件下进行高温回火，保温时间一般采用2小时/100mm，进行马氏体分解及残余奥氏体的继续转变，获得细小均匀的回火索氏体组织，回火出炉后采用快冷，出炉入油冷却2小时后空冷，力学性能满足使用的高强度极限和低温冲击韧性的要求。

实施例3：选用直径为440mm；化学成分为：C=0.22~0.30%，Si=0.15~0.30%，Mn≤0.50%，Ni=3.25~4.00%，Cr=1.40~2.00%，Mo=0.30~0.60%，V=0.05~0.15%，Cu≤0.20%，S≤0.015%，P≤0.015%；钢种为25Cr2Ni4MoV的锻件。热处理工艺采用正火+调质方式进行，如图1所示，先进行正火，在670℃预热1.5小时，再升温至正火温度900℃，保温时间采用1小时/100mm。正火后采用四台轴流式鼓风机分别置于上下平台两侧，从多个方位直接喷射到工件上，迫使工件均匀快速冷却，用以细化晶粒及均匀组织和成分，为淬火做好准备。正火后采用调质处理工艺，在670℃预热1.5小时，再升温至淬火温度890℃，保温时间采用1小时/100mm，使工件心部达到规定温度、完成奥氏体转变并使其均匀化，在保温结束后将工件快速升温至910℃，保持8min；淬火冷却采用水淬油冷的方式，先在空气中预冷300S，然后放入20℃的水中冷却650S，在冷却过程中的前五分钟内将工件在水中上下不停的进行串动，并不间断的注入清水，使淬火过程中水的温升始终控制在10℃以内，提高淬火初始冷却速度，在进入马氏体转变区后，因油比水的冷却速度缓慢许多，由水冷变为油冷，可有效降低组织应力及热应力，油冷的初始油温70℃，油冷65min，再在630℃条件下进行高温回火，保温时间一般采用1.8小时/100mm，进行马氏体分解及残余奥氏体的继续转变，获得细小均匀的回火索氏体组织，回火出炉后采用快冷，出炉入油冷却2小时后空冷，力学性能满足使用的高强度极限和低温冲击韧性的要求。

将以上各实施例及相应的对照例产品按GB/T 228和GB/T 229标准进行测试，结果如下表1，常规工艺生产的产品（对照例1′～3′），正火后采用空冷，会因工件大冷速慢导致晶粒细化效果较差，且淬火水冷过程中工件即未进行串动也未控制温升，淬火初始冷却速度慢，贝氏体量形成较多，造成强度和冲击均低，而本发明工艺生产的产品（实施例1～3），一方面正火后风冷提高冷却速度使晶粒细化效果较好，另一方面淬火时适当提高淬火加热温度，水冷初期严格控制温升并加强工件串动，使冷却均匀且有效提高了淬火初始冷却速度，马氏体量形成较多，再通过高温回火得到强韧性均优的回火索氏体组织，故综合力学性能高。

表1 实施例1-3与对照例产品的测试数据

冲击吸收功测试时，一个试片上取了三个冲击试样，对应三个冲击值。

由上表1数据看出，本发明工艺生产的产品综合力学性能高，综合力学性能明显优于对照例产品，充分说明本发明工艺显著的优越性。

Claims

1.一种提高25Cr2Ni4MoV钢锻件低温冲击韧性的热处理工艺，其特征在于：

④淬火冷却，先在空气中预冷250～300S，然后放入20-30℃的水中冷却650～700S，在冷却过程中的前五分钟内将工件在水中上下不停的串动，并不间断的注入清水，使淬火过程中的温升控制在10℃以内，在马氏体转变区改用油冷，油冷的初始油温30-70℃，油冷65-75min，再在570～630℃条件下进行高温回火，保温时间一般采用1.8～2.2小时/100mm，进行马氏体分解及残余奥氏体的继续转变，获得细小均匀的回火索氏体组织，回火出炉后采用快冷，出炉入油冷却2小时后空冷，即可；

所述的25Cr2Ni4MoV钢中C的重量比为0.22~0.30%，Si重量比为0.15~0.30%，Mn重量比≤0.50%，Cr重量比为1.40~2.00%，Ni为3.25~4.00%，Mo重量比为0.30~0.60%，V重量比为0.05~0.15%，Cu的重量比≤0.20%，S重量比≤0.015%，P重量比≤0.015%；所述的25Cr2Ni4MoV钢为直径为440mm的锻件。