CN113355596B - 一种合金钢锻圆调质处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种合金钢锻圆调质处理工艺，其特征在于，所述合金钢锻圆包括如下按质量百分比计的化学成分：C＝0.40～0.45％，Si＝0.20～0.35％，Mn＝0.6～0.8％，P≤0.01％，S≤0.01％，Cr＝0.4～0.6％，Ni＝0.6～0.9％，Mo＝0.1～0.3％，Hf‑Fe＝0.01～0.03％，Zr‑Fe＝0.01～0.03％，Be＝0.02～0.04％，Gd＝0.01～0.03％，余量为铁；其制备方法包括步骤S1、锻造前明火加热处理；步骤S2、锻造；步骤S3、热处理。本发明提供的合金钢锻圆调质处理工艺简单，操作控制方便，耗能低；通过该调质处理工艺处理后的合金钢锻圆表面光滑无缺陷，成品合格率高，机械力学性能更好，综合性能更优异。

Description

一种合金钢锻圆调质处理工艺
技术领域
本发明涉及合金钢锻圆加工制造技术领域，尤其涉及一种合金钢锻圆调质处理工艺。
背景技术
合金钢，特别是具有良好综合力学性能的合金钢，是装备制造业生产中急需的原材料之一，广泛应用于大型港口起重机、海上大型浮吊船、海上石油钻井平台的爬升齿轮，石油开采设备用的泥浆阀块，各种重载传动轴等。开发综合性能优异的合金钢是满足不同条件需要，提高使用安全性的必要途径。
调质处理是合金钢制备过程中必不可少的一项工艺，该工艺可以使钢的性能，材质得到很大程度的调整，调质处理后的钢材强度、塑性和韧性都较好，具有良好的综合机械性能，因而在钢材的热处理中被广泛应用。合金钢锻圆作为常见的合金钢材料之一，为了改善其综合性能，进行调质处理非常有必要。然而，现有的合金钢锻圆调质处理工艺往往存在工艺复杂、生产周期长，能耗多，制成的锻圆的锻件表面缺陷处极易产生开裂，导致材料报废或损失的缺陷。
中国专利文献CN 109385510 B公开了一种Cr-Ni-Mo裂纹敏感钢大直径锻圆黑皮调质工艺，属于金属热处理技术领域，旨在解决对Cr-Ni-Mo裂纹敏感钢进行调质处理易开裂、导致产品报废的问题，其技术方案要点是包括如下工艺步骤：锻前热处理；锻造：使用热段设备对经步骤一处理的钢锭进行锻造，至将钢锭锻造为圆柱状；锻造的同时，使用氧化皮清扫设备对钢锭表面的氧化皮进行清除，得到锻件；锻后缓冷：将锻件装入缓冷坑进行缓慢冷却，至锻件温度≤150℃；淬火：采用淬火油对经步骤三处理的锻件进行淬火处理，淬火油温度为60-80℃，淬火时长为10-30min；回火：将步骤四淬火处理的锻件加热至500-650℃，保温2.5-3.0小时，然后自然冷却。该发明具有成材率高、处理周期短、能耗低的优势。然而，该专利采用淬火油淬火，淬火油在长期使用后会老化，需要定期更换，成本高；在淬火时会产生油烟污染空气，不利于环保铪操作工人的健康；易着火，存在较大的安全隐患。
发明内容
本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种合金钢锻圆调质处理工艺，该处理工艺简单，操作控制方便，耗能低；通过该调质处理工艺处理后的合金钢锻圆表面光滑无缺陷，成品合格率高，机械力学性能更好，综合性能更优异。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种合金钢锻圆调质处理工艺，其特征在于，所述合金钢锻圆包括如下按质量百分比计的化学成分：C＝0.40～0.45％，Si＝0.20～0.35％，Mn＝0.6～0.8％，P≤0.01％，S≤0.01％，Cr＝0.4～0.6％，Ni＝0.6～0.9％，Mo＝0.1～0.3％，Hf-Fe＝0.01～0.03％，Zr-Fe＝0.01～0.03％，Be＝0.02～0.04％，Gd＝0.01～0.03％，余量为铁。
优选的，所述Hf-Fe为Hf、Fe合金中间体，其中Hf、Fe的质量比为(2-4):1。
优选的，所述Zr-Fe为Zr、Fe合金中间体，其中Zr、Fe的质量比为(3-5):2。
一种合金钢锻圆调质处理工艺，其特征在于，包括：
步骤S1、锻造前明火加热处理：将钢锭按照五段进行明火加入，加热一段，350-400℃，时间2-3分钟；加热二段，450-550℃，时间1-2分钟；加热三段，600-700℃，时间2-4分钟；加热四段，800-900℃，时间1-3分钟；加热五段，1000-1200℃，时间1-2小时；
步骤S2、锻造：采用液压空气锤或快锻液压机进行锻造；
步骤S3、热处理：对制成的合金钢锻圆依次进行正火、淬火、退火处理。
优选的，步骤S2中锻造的锻压比为6-10，均热温度为1150-1180，升温速度≤100℃/小时，均热时间3-5小时，开锻温度1100-1140℃，终锻温度900-980℃，墩粗次数≥3次。
优选的，步骤S3中所述正火温度550-650℃，保温时间为20-30分钟。
优选的，步骤S3中所述淬火为阶梯等温淬火，具体为：首先在850～900℃保温30-50min，然后立即转入550-600℃炉中保温30-40min，然后以平均冷却速度35-40℃/秒冷却至室温。
优选的，步骤S3中所述淬火为水淬、空淬中的任意一种。
优选的，步骤S3中所述退火温度为520-570℃，退火时间1-2小时。
本发明的另一个目的，在于提供一种根据所述一种合金钢锻圆调质处理工艺制成的合金钢锻圆。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明提供一种合金钢锻圆调质处理工艺，该处理工艺简单，操作控制方便，耗能低；通过该调质处理工艺处理后的合金钢锻圆表面光滑无缺陷，成品合格率高，机械力学性能更好，综合性能更优异。
具体实施方式
下面将结合对本发明优选实施方案进行详细说明。
一种合金钢锻圆调质处理工艺，其特征在于，所述合金钢锻圆包括如下按质量百分比计的化学成分：C＝0.40～0.45％，Si＝0.20～0.35％，Mn＝0.6～0.8％，P≤0.01％，S≤0.01％，Cr＝0.4～0.6％，Ni＝0.6～0.9％，Mo＝0.1～0.3％，Hf-Fe＝0.01～0.03％，Zr-Fe＝0.01～0.03％，Be＝0.02～0.04％，Gd＝0.01～0.03％，余量为铁。
优选的，所述Hf-Fe为Hf、Fe合金中间体，其中Hf、Fe的质量比为(2-4):1。
优选的，所述Zr-Fe为Zr、Fe合金中间体，其中Zr、Fe的质量比为(3-5):2。
一种合金钢锻圆调质处理工艺，其特征在于，包括：
步骤S1、锻造前明火加热处理：将钢锭按照五段进行明火加入，加热一段，350-400℃，时间2-3分钟；加热二段，450-550℃，时间1-2分钟；加热三段，600-700℃，时间2-4分钟；加热四段，800-900℃，时间1-3分钟；加热五段，1000-1200℃，时间1-2小时；
步骤S2、锻造：采用液压空气锤或快锻液压机进行锻造；
步骤S3、热处理：对制成的合金钢锻圆依次进行正火、淬火、退火处理。
优选的，步骤S2中锻造的锻压比为6-10，均热温度为1150-1180，升温速度≤100℃/小时，均热时间3-5小时，开锻温度1100-1140℃，终锻温度900-980℃，墩粗次数≥3次。
优选的，步骤S3中所述正火温度550-650℃，保温时间为20-30分钟。
优选的，步骤S3中所述淬火为阶梯等温淬火，具体为：首先在850～900℃保温30-50min，然后立即转入550-600℃炉中保温30-40min，然后以平均冷却速度35-40℃/秒冷却至室温。
优选的，步骤S3中所述淬火为水淬、空淬中的任意一种。
优选的，步骤S3中所述退火温度为520-570℃，退火时间1-2小时。
本发明的另一个目的，在于提供一种根据所述一种合金钢锻圆调质处理工艺制成的合金钢锻圆。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明提供一种合金钢锻圆调质处理工艺，该处理工艺简单，操作控制方便，耗能低；通过该调质处理工艺处理后的合金钢锻圆表面光滑无缺陷，成品合格率高，机械力学性能更好，综合性能更优异。
下面将结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此：
实施例1
本例提供一种合金钢锻圆调质处理工艺，其特征在于，所述合金钢锻圆包括如下按质量百分比计的化学成分：C＝0.40％，Si＝0.20％，Mn＝0.6％，P≤0.01％，S≤0.01％，Cr＝0.4％，Ni＝0.6％，Mo＝0.1％，Hf-Fe＝0.01％，Zr-Fe＝0.01％，Be＝0.02％，Gd＝0.01％，余量为铁。
所述Hf-Fe为Hf、Fe合金中间体，其中Hf、Fe的质量比为2:1；所述Zr-Fe为Zr、Fe合金中间体，其中Zr、Fe的质量比为3:2。
一种合金钢锻圆调质处理工艺，其特征在于，包括：
步骤S1、锻造前明火加热处理：将钢锭按照五段进行明火加入，加热一段，350℃，时间2分钟；加热二段，450℃，时间1分钟；加热三段，600℃，时间2分钟；加热四段，800℃，时间1分钟；加热五段，1000℃，时间1小时；
步骤S2、锻造：采用液压空气锤或快锻液压机进行锻造；
步骤S3、热处理：对制成的合金钢锻圆依次进行正火、淬火、退火处理。
步骤S2中锻造的锻压比为6，均热温度为1150，升温速度≤100℃/小时，均热时间3小时，开锻温度1100℃，终锻温度900℃，墩粗次数≥3次。
步骤S3中所述正火温度550℃，保温时间为20分钟。
步骤S3中所述淬火为阶梯等温淬火，具体为：首先在850℃保温30min，然后立即转入550℃炉中保温30min，然后以平均冷却速度35℃/秒冷却至室温。
步骤S3中所述淬火为水淬。
步骤S3中所述退火温度为520℃，退火时间1小时。
一种根据所述一种合金钢锻圆调质处理工艺制成的合金钢锻圆。
实施例2
本例提供一种合金钢锻圆调质处理工艺，其与实施例1基本相同，不同的是，所述合金钢锻圆包括如下按质量百分比计的化学成分：C＝0.42％，Si＝0.25％，Mn＝0.65％，P≤0.01％，S≤0.01％，Cr＝0.45％，Ni＝0.7％，Mo＝0.15％，Hf-Fe＝0.015％，Zr-Fe＝0.015％，Be＝0.025％，Gd＝0.015％，余量为铁；步骤S3中所述淬火为阶梯等温淬火，具体为：首先在860℃保温35min，然后立即转入570℃炉中保温32min，然后以平均冷却速度36℃/秒冷却至室温。
实施例3
本例提供一种合金钢锻圆调质处理工艺，其与实施例1基本相同，不同的是，所述合金钢锻圆包括如下按质量百分比计的化学成分：C＝0.43％，Si＝0.28％，Mn＝0.7％，P≤0.01％，S≤0.01％，Cr＝0.5％，Ni＝0.75％，Mo＝0.2％，Hf-Fe＝0.02％，Zr-Fe＝0.02％，Be＝0.03％，Gd＝0.02％，余量为铁；步骤S3中所述淬火为阶梯等温淬火，具体为：首先在870℃保温40min，然后立即转入570℃炉中保温35min，然后以平均冷却速度38℃/秒冷却至室温。
实施例4
本例提供一种合金钢锻圆调质处理工艺，其与实施例1基本相同，不同的是，所述合金钢锻圆包括如下按质量百分比计的化学成分：C＝0.44％，Si＝0.33％，Mn＝0.75％，P≤0.01％，S≤0.01％，Cr＝0.55％，Ni＝0.85％，Mo＝0.25％，Hf-Fe＝0.025％，Zr-Fe＝0.025％，Be＝0.035％，Gd＝0.025％，余量为铁；步骤S3中所述淬火为阶梯等温淬火，具体为：首先在890℃保温46min，然后立即转入590℃炉中保温38min，然后以平均冷却速度39℃/秒冷却至室温。
实施例5
本例提供一种合金钢锻圆调质处理工艺，其与实施例1基本相同，不同的是，所述合金钢锻圆包括如下按质量百分比计的化学成分：C＝0.45％，Si＝0.35％，Mn＝0.8％，P≤0.01％，S≤0.01％，Cr＝0.6％，Ni＝0.9％，Mo＝0.3％，Hf-Fe＝0.03％，Zr-Fe＝0.03％，Be＝0.04％，Gd＝0.03％，余量为铁；步骤S3中所述淬火为阶梯等温淬火，具体为：首先在900℃保温50min，然后立即转入600℃炉中保温40min，然后以平均冷却速度40℃/秒冷却至室温。
对比例1
本例提供一种合金钢锻圆调质处理工艺，其与实施例1基本相同，不同的是，没有添加Hf-Fe和Be；热处理不包括退火处理。
对比例2
本例提供一种合金钢锻圆调质处理工艺，其配方和制备方法与实施例1基本相同，不同的是，没有添加Zr-Fe和Gd；步骤S3中所述淬火替换为加热至850℃后，以平均冷却速度33℃/秒冷却至室温。
为了进一步说明本申请各实施例产品的有益技术效果，对各例制成的合金钢锻圆进行相关性能测试，测试结果见表1。
表1
项目 抗拉强度(MPa) 屈服强度(MPa)
实施例1 1020 816
实施例2 1032 822
实施例3 1040 830
实施例4 1046 836
实施例5 1051 841
对比例1 776 756
对比例2 793 767
从表1数据可以看出，本申请实施例中产品较对比例具有更高的机械力学性能，这是合金配方和调质处理共同作用的结果。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据依据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种合金钢锻圆调质处理工艺，其特征在于，所述合金钢锻圆包括如下按质量百分比计的化学成分：C=0.40～0.45%， Si=0.20～0.35%，Mn=0.6～0.8%，P≤0.01%，S≤0.01%，Cr=0.4～0.6%，Ni=0.6～0.9%，Mo=0.1～0.3%，Hf-Fe＝0.01～0.03％，Zr-Fe＝0.01～0.03％，Be＝0.02～0.04％，Gd＝0.01～0.03％，余量为铁；所述Hf-Fe中Hf、Fe的质量比为(2-4):1，所述Zr-Fe中Zr、Fe的质量比为(3-5):2；
包括：
步骤S1、锻造前明火加热处理：将钢锭按照五段进行明火加热，加热一段，350-400℃，时间2-3分钟；加热二段，450-550℃，时间1-2分钟；加热三段，600-700℃，时间2-4分钟；加热四段，800-900℃，时间1-3分钟；加热五段，1000-1200℃，时间1-2小时；
步骤S2、锻造：采用液压空气锤或快锻液压机进行锻造；
步骤S3、热处理：对制成的合金钢锻圆依次进行正火、淬火、退火处理；
步骤S3中所述淬火为阶梯等温淬火，具体为：首先在850～900℃保温30-50min，然后立即转入550-600℃炉中保温30-40min，然后以平均冷却速度35-40℃/秒冷却至室温；
所述淬火为水淬、空淬中的任意一种；
所述退火温度为520-570℃，退火时间1-2小时。
2.根据权利要求1所述的合金钢锻圆调质处理工艺，其特征在于，步骤S2中锻造的锻压比为6-10，均热温度为1150-1180，升温速度≤100℃/小时，均热时间3-5小时，开锻温度1100-1140℃，终锻温度900-980℃，墩粗次数≥3次。
3.根据权利要求1所述的合金钢锻圆调质处理工艺，其特征在于，步骤S3中所述正火温度 550-650℃，保温时间为20-30分钟。
4.一种根据权利要求1-3任一项所述的一种合金钢锻圆调质处理工艺制成的合金钢锻圆。
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