CN111057824A - 提高中碳CrNi3Mo材料锻件晶粒度的热处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种提高中碳CrNi3Mo材料锻件晶粒度的热处理工艺，化学成分符合要求的中碳CrNi3Mo锻件第一次正火，加热到930～950℃，保温1～2小时，空冷至600～610℃后保温30～31小时；第二次正火，加热到830～840℃，保温1～2小时，空冷至600～610℃后保温30～32小时；亚温淬火，加热到770～780℃，保温2～4小时，出炉淬火；回火，加热到560～580℃，保温2～4小时，出炉水冷至室温。本发明先采用两次正火热处理，隔断贝氏体组织遗传，调整组织；亚温淬火均匀化组织，进一步细化晶粒；回火得相应机械性能的中碳CrNi3Mo材料锻件，其晶粒度可达到11～12级。

Description

提高中碳CrNi3Mo材料锻件晶粒度的热处理工艺
技术领域
本发明涉及一种钢锻件制造的工艺方法，具体涉及一种能提高中碳CrNi3Mo材料锻件晶粒度的热处理工艺。
背景技术
中碳CrNi3Mo材料锻件是一种合金结构钢，调质处理后具有良好的综合机械性能，广泛应用于各个行业。
中碳CrNi3Mo材料锻件经传统的热处理工艺：淬火+高温回火，晶粒度一般能达到8级左右。当需要更高要求晶粒度时，仅靠传统的淬火+高温回火的热处理工艺，显然不能满足其要求。为此需提供一种使中碳CrNi3Mo材料锻件具有更高晶粒度的热处理工艺
CN103320591B公开了一种30CrNiMoV锻件热处理方法，依次包括以下步骤：第一次正火、第一次过冷、第二次正火、第二次过冷、完全退火和调质处理；其中，所述第一次正火为：将锻件加温至970～990℃后，保持该温度13～18h；所述第二次正火为：锻件加温至940～960℃后，保持该温度13～18h；所述完全退火为：将锻件加温至850℃×15h炉冷640～660℃并保持该温度28～32h，之后空冷直至锻件温度不高于150℃；所述调质处理依次包括：将锻件加温至860～880℃并保持该温度8～12h后淬火，将锻件加温至580～600℃并保持该温度18～22h后回火；所述第一次过冷和第二次过冷均为：将锻件风冷至200℃后，空冷至室温。其通过提高锻后一次正火温度使锻后不均匀的晶粒组织重新排序，其后再进行一次稍低温度的正火，使晶粒进一步细化，两次低温过冷使正火产生的残余奥氏体能够充分分解，阻断遗传倾向，再加上最后一次完全退火，将组织遗传完全阻断，从而达到了消除混晶的理想效果
发明内容
本发明的目的是针对上述现状，旨在提供一种能隔断贝氏体组织遗传，调整组织得到珠光体+铁素体；均匀化组织，细化晶粒；能具备相应机械性能的能提高中碳CrNi3Mo材料锻件晶粒度的热处理工艺。
本发明目的实现方式为，能提高中碳CrNi3Mo材料锻件晶粒度的热处理工艺，所述中碳CrNi3Mo材料锻件化学成分，熔炼分析如下：C：0.37～0.38％，Cr：1.32～1.44％，Ni：3.2～3.48％，Mo：0.33～0.35％，V：0.13～0.16％；
中碳CrNi3Mo材料锻件热处理工艺采用正火+正火+亚温淬火+回火的热处理方式，工艺具体步骤如下：
1)第一次正火：首先加热到930～950℃，保温1～2小时，然后出炉空冷；空冷至600～610℃后，保温30～31小时；
2)第二次正火：重新加热到830～840℃，保温1～2小时，然后出炉空冷；空冷至600～610℃后，保温30～32小时，再空冷至室温；
3)亚温淬火：加热到770～780℃，保温2～4小时，然后出炉淬火，淬火介质为水，冷却时间3～6分钟；
4)回火：加热到560～580℃，保温2～4小时，然后出炉水冷，冷却至室温。
本发明先采用两次正火热处理，隔断贝氏体组织遗传，调整组织得到珠光体+铁素体；然后采用亚温淬火，均匀化组织，进一步细化晶粒；最后通过回火得到相应的机械性能。
采用本发明可以使中碳CrNi3Mo材料锻件的晶粒度达到11～12级。
具体实施方式
本发明采用采用正火+正火+亚温淬火+回火的热处理方式。中碳CrNi3Mo材料的完全再结晶温度约920-950℃，第一次正火930～950℃，在静态完全再结晶温度上，通过正火冷却至600℃进炉保温，可以隔断组织遗传；第二次降低正火温度至840-850℃，可以细化晶粒，是基于第一次正火晶粒控制不好，所以进行第二次正火。两次正火热处理，隔断贝氏体组织遗传，调整组织得到珠光体+铁素体。
本发明在正常的完全淬火与回火之间增加一次加热温度在770～780℃之间的亚温淬火，均匀化组织，进一步细化了晶粒，得到适量的均匀分布的细小铁素体组织，组织中存在的少量未熔铁素体，使奥氏体中碳和合金元素含量增加，淬火后存在少量稳定的残余奥氏体，亦可阻止裂纹的萌生与扩展。
亚温淬火温度低，经形变淬火而细化了的未溶铁素体可阻止晶粒长大，沿淬火前原粗大奥氏体晶界可形成极细的奥氏体晶粒，晶粒细化，晶界增多，故单位界面上有害杂质元素含量降低，有利于增加强韧性，降低缺口敏感性。
最后的回火稳定组织，消除内应力。回火温度是由材料锻件所需要的机械性能确定。
经本发明热处理的中碳CrNi3Mo材料锻件晶粒度可以达到11～12级。
下面用具体实施例详述本发明：
实施例1、中碳CrNi3Mo材料锻件化学成分熔炼分析如下：C：0.38％，Cr：1.44％，Ni：3.48％，Mo：0.33％，V：0.13％。
1)第一次正火：首先加热到940℃，保温1小时，然后出炉空冷；空冷至610℃后，保温31小时。
2)第二次正火：重新加热到830℃，保温1小时，然后出炉空冷；空冷至610℃后，保温30小时；再空冷至室温。
3)亚温淬火：加热到780℃，保温2小时，然后出炉淬火，淬火介质为水，冷却时间3分钟。
4)回火：加热到570℃，保温2小时，然后出炉水冷，冷却至室温。
经热处理后，中碳CrNi3Mo材料锻件实际晶粒度为12级。
实施例2、中碳CrNi3Mo材料锻件化学成分熔炼分析如下：C：0.37％，Cr：1.32％，Ni：3.33％，Mo：0.33％，V：0.15％。
1)第一次正火：首先加热到950℃，保温1.5小时，然后出炉空冷；空冷至600℃后，保温30小时。
2)第二次正火：重新加热到840℃，保温1.5小时，然后出炉空冷；空冷至600℃后，保温32小时；再空冷至室温。
3)亚温淬火：加热到770℃，保温3小时，然后出炉淬火，淬火介质为水，冷却时间5分钟。
4)回火：加热到580℃，保温3小时，然后出炉水冷，冷却至室温。
经此热处理后，中碳CrNi3Mo材料锻件实际晶粒度为11级。
实施例3、中碳CrNi3Mo材料锻件化学成分熔炼分析如下：C：0.37％，Cr：1.36％，Ni：3.2％，Mo：0.35％，V：0.16％。
1)第一次正火：首先加热到930℃，保温2小时，然后出炉空冷；空冷至600℃后，保温31小时。
2)第二次正火：重新加热到840℃，保温2小时，然后出炉空冷；空冷至600℃后，保温30小时；再空冷至室温。
3)亚温淬火：加热到780℃，保温4小时，然后出炉淬火，淬火介质为水，冷却时间6分钟。
4)回火：加热到560℃，保温4小时，然后出炉水冷，冷却至室温。
经此热处理后，中碳CrNi3Mo材料锻件实际晶粒度为11.5级。
为证实本发明采用正火+正火+亚温淬火+回火的热处理方式的必要性，本申请人对实施例1作了不同工艺的对比实验，具体实验如下：
对比例1、对实施例1需热处理的中碳CrNi3Mo材料锻件采用常规淬火+高温回火热处理工艺，具体如下：
1)淬火：首先加热到880℃，保温1小时，然后出炉淬火，淬火介质为水，冷却时间3分钟。
2)高温回火：加热到570℃，保温2小时，然后出炉水冷，冷却至室温。
经此热处理后，中碳CrNi3Mo材料锻件实际晶粒度为8级。
对比例2，对实施例1需热处理的中碳CrNi3Mo材料锻件采用正火+淬火+高温回火的热处理工艺：
1)正火：首先加热到890℃，保温1小时，然后出炉采用鼓风机进行快速冷却。
2)淬火：重新加热到880℃，保温1小时，然后出炉淬火，淬火介质为水，冷却时间3分钟。
3)高温回火：加热到570℃，保温2小时，然后出炉水冷，冷却至室温。
相比对比例1，对比例2增加了一道正火工序，晶粒度得到了一定的改善，中碳CrNi3Mo材料锻件实际晶粒度为9级。
对比例1、2中碳CrNi3Mo材料锻件实际晶粒度为8级，9级，相对于实施例1的中碳CrNi3Mo材料锻件实际晶粒度为12级，差别是很大的。
本发明先采用两次正火热处理，隔断贝氏体组织遗传，调整组织得到珠光体+铁素体；然后采用亚温淬火，均匀化组织，进一步细化晶粒；最后通过回火得到相应的机械性能。

Claims (1)

1.提高中碳CrNi3Mo材料锻件晶粒度的热处理工艺，其特征在于：中碳CrNi3Mo材料锻件化学成分，熔炼分析如下：C：0.37～0.38％，Cr：1.32～1.44％，Ni：3.2～3.48％，Mo：0.33～0.35％，V：0.13～0.16％；
中碳CrNi3Mo材料锻件热处理工艺采用正火+正火+亚温淬火+回火的热处理方式，工艺具体步骤如下：
1)第一次正火：首先加热到930～950℃，保温1～2小时，然后出炉空冷；空冷至600～610℃后，保温30～31小时；
2)第二次正火：重新加热到830～840℃，保温1～2小时，然后出炉空冷；空冷至600～610℃后，保温30～32小时，再空冷至室温；
3)亚温淬火：加热到770～780℃，保温2～4小时，然后出炉淬火，淬火介质为水，冷却时间3～6分钟；
4)回火：加热到560～580℃，保温2～4小时，然后出炉水冷，冷却至室温。
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