專利名稱：含抑制碳化物形成元素鋼的分級淬火-分配熱處理工藝的制作方法
技術領域：
本發明屬于金屬材料熱處理技術領域，涉及一種新熱處理工藝-分級淬火-分配 工藝，可用于對工業生產用含硅、鋁(甚至磷)等含抑制碳化物形成元素的鋼進行熱處理。
背景技術：
淬火和回火工藝是馬氏體鋼的傳統熱處理工藝。淬火形成強度較高的馬氏體，回 火則消除應力，自馬氏體內析出碳化物以及分解殘余奧氏體。以往的一些工作揭示利用殘 余奧氏體可以增強材料的塑性；在淬火過程中，馬氏體條間的殘余奧氏體會增碳(碳由馬 氏體條向條間奧氏體分配)；含Si鋼中貝氏體相變時碳會向奧氏體擴散。但是，一般由于 淬火溫度較低，以及回火時顯著呈現其他相變，如碳化物析出，對碳由馬氏體向殘余奧氏體 分配以穩定奧氏體未給予重視。美國柯州礦院Speer等將高硅、鋁甚至磷的鋼淬火至淬火 開始溫度(Ms)至淬火終了溫度(Mf)間一定溫度，保溫一段時間，使碳由馬氏體分配至殘余 奧氏體，以穩定殘余奧氏體，提高鋼的塑性和韌性，稱為馬氏體型鋼熱處理的新工藝-淬火 與分配工藝(quenching and partitioning process, "Q-P，，工藝)。禾口萍火一回火的傳統 工藝不同，Q-P工藝為穩定殘余奧氏體，應用鋼中Si、Al (甚至P)等元素以阻礙Fe3C的析 出，使碳自馬氏體分配到奧氏體，奧氏體因富碳，在再次冷卻時不會轉變為馬氏體，為高強 度鋼兼具韌性提供新的有效工藝。文獻1(徐祖耀.用于超高強度鋼的淬火-碳分配-回 火(沉淀)(Q-P-T)工藝.熱處理，2008，23 (2) 1-5)和文獻2(徐祖耀.淬火-碳分配-回 火(Q-P-T)工藝淺介.金屬熱處理，2009，16 (34) 1_8)，在Q-P工藝基礎上，提出的新的熱 處理方法淬火-分配-回火工藝。以Q-P-T工藝對超高強度鋼進行處理，取得了初步的成 效。
發明內容
本發明的目的是利用含硅、鋁，甚至磷等抑制碳化物形成元素鋼的分級淬火分配 工藝，保證工件或鋼材硬度、強度、耐磨性的同時，大幅度提高鋼的韌性及強韌性配合，從而 達到大大提高其使用壽命，擴大其應用范圍的目的。本發明提出的含抑制碳化物形成元素鋼的分級淬火_分配熱處理工藝，其特征在 于，將含抑制碳化物形成元素鋼加熱到奧氏體化溫度；然后依次進行N次淬火-分配，N為
大于等于2的自然數；淬火溫度分別為QTUQT2......QTN,其滿足Ms > QTl > QT2 > · · · QTN
> Mf,Ms為淬火開始溫度，Mf為淬火終了溫度，分配溫度分別為PT1、PT2......ΡΤΝ，分配溫
度范圍滿足Mf+30°C MS+20(TC，分配時間小于完全分配時間；所述每一次淬火，部分奧氏 體形成馬氏體，緊隨淬火的每一次分配，碳從形成的馬氏體向附近的未轉變奧氏體分配，使 得被分配碳的奧氏體碳含量大于原始的奧氏體；經過N次淬火-分配后，含抑制碳化物形成 元素鋼微觀組織結構為以低碳馬氏體為主，細小塊狀的高碳馬氏體為增強相，大量分布合 理的殘余奧氏體為增韌相。含抑制碳化物形成元素鋼的二級淬火-分配熱處理工藝，其特征在于，含有以下步驟1)將含抑制碳化物形成元素鋼加熱到奧氏體化溫度A。3 A。3+100°C，等溫3 60min ；2)進行第一次淬火，第一次淬火溫度QTl為Mf+80°C MS_5°C，保溫時間為2 60s，形成一次馬氏體；3)進行第一次分配，第一次分配溫度PTl為QTl MS+200°C，保溫時間為1 30000s，使碳從一次馬氏體向邊緣的殘余奧氏體分配，使得邊緣奧氏體獲得穩定結構；4)進行第二次淬火，第二次淬火溫度QT2為Mf+30°C MS-80°C，保溫時間為2 60s，部分殘余奧氏體形成二次馬氏體；5)進行第二次分配，第二次分配溫度PT2為QT2 MS+200°C，保溫時間為1 30000s，使碳從馬氏體向未轉變的奧氏體分配，使得該部分奧氏體獲得穩定結構；6)將第5步形成的產物置于水中淬火至室溫，得到鋼的微觀組織結構以低碳馬氏 體為主，細小塊狀的高碳馬氏體為增強相，大量分布合理的殘余奧氏體為增韌相。上述將含抑制碳化物形成元素鋼加熱到奧氏體化溫度，是在電爐中進行，淬火和 分配步驟是在鹽浴爐中進行。含抑制碳化物形成元素鋼的三級淬火-分配熱處理工藝，其特征在于，含有以下 步驟1)將含抑制碳化物形成元素鋼加熱到奧氏體化溫度A。3 A。3+100°C，等溫3 60min ；2)進行第一次淬火，第一次淬火溫度QTl為Mf+80°C MS_5°C，保溫時間為2 60s，形成一次馬氏體；3)進行第一次分配，第一次分配溫度PTl為QTl MS+200°C，保溫時間為1 30000s，使碳從一次馬氏體向邊緣的殘余奧氏體分配，使得邊緣奧氏體獲得穩定結構；4)進行第二次淬火，第二次淬火溫度QT2為Mf+50°C MS-30°C，保溫時間為2 60s，部分殘余奧氏體形成二次馬氏體；5)進行第二次分配，第二次分配溫度PT2為QT2 MS+200°C，保溫時間為1 30000s，使碳從馬氏體向未轉變的奧氏體分配，使得該部分奧氏體獲得穩定結構；6)進行第三次淬火，第三次淬火溫度QT3為Mf+30°C MS-80°C，保溫時間為2 60s，部分殘余奧氏體形成三次馬氏體；7)進行第三次分配，第三次分配溫度PT2為QT3 MS+200°C，保溫時間為1 30000s，使碳從馬氏體向未轉變的奧氏體分配，使得該部分奧氏體獲得穩定結構；8)將第7步形成的產物至于水中淬火至室溫，得到的鋼的微觀組織結構以低碳馬 氏體為主，細小塊狀的高碳馬氏體為增強相，大量分布合理的殘余奧氏體為增韌相。上述將含抑制碳化物形成元素鋼加熱到奧氏體化溫度，是在電爐中進行，淬火和 分配步驟是在鹽浴爐中進行。本發明以淬火-分配工藝的熱力學和動力學機理以及馬氏體轉變的特點為依據， 利用逐級的淬火_分配工藝(逐次降低淬火溫度)，使得處理后的鋼微觀組織中存在更多 分布合理的穩定的殘余奧氏體，出現大量小塊、分散的高碳馬氏體；細化馬氏體和奧氏體組 織；進行更為充分的碳擴散，特別對于殘余奧氏體組織較大的中、高碳鋼。從而，使鋼獲得更優的強度和韌性的綜合性能。
圖1是鋼經二級淬火_分配處理示意圖；圖2是35SiMn鋼經二級淬火-分配處理示意圖；圖3是經分級Q-P處理后的35SiMn組織形貌SEM (a)和TEM圖像(b)；圖4是經分級Q-P處理后35SiMn鋼塊狀組織中的馬氏體和殘余奧氏體；圖5是經分級Q-P處理后35SiMn鋼塊狀組織中的孿晶馬氏體；圖6是經分級Q-P處理后35SiMn鋼中的馬氏體和條狀殘余奧氏體；圖7是35SiMn鋼經二級淬火-分配處理示意圖；圖8是淬火溫度和分配溫度相同時，二級淬火_分配處理示意圖；圖9是淬火溫度和分配溫度相同時，三級淬火_分配處理示意圖。
具體實施例方式本發明是將鋼加熱到奧氏體化溫度；淬火至Ms至Mf點之間某一溫度QT1，稱為 一次淬火溫度，生成一定含量的淬火馬氏體，淬火溫度與馬氏體生成量之間的關系可由 Koistinen-Marburger公式計算；試樣在一次淬火溫度QTl或將溫度升至某一更高溫度保 溫，進行碳的分配，這一溫度稱為一次分配溫度PTl，在一次分配時間內，馬氏體中的碳迅速 分配至奧氏體的邊緣位置，而不至擴散至奧氏體中心位置，分配時間的長短可根據馬氏體 的寬度和欲獲得的殘余奧氏體的尺寸，由分配動力學公式獲得；然后，將鋼淬火至一較低溫 度QT2 (其中MS > QTl > QT2 > Mf)，再將溫度升至某一更高溫度保溫，進行碳的第二次分 配，稱為PT2，由于第一次淬火分配后，奧氏體顆粒邊緣富碳而中心位置貧碳，在第二次淬火 的過程中，邊緣的富碳奧氏體將趨于穩定，而馬氏體轉變更易發生在奧氏體中心位置的貧 碳區，這樣可以使軟相的殘余奧氏體將硬相的馬氏體分隔開，從而獲得更優的力學性能；最 后，將鋼從PT2淬至室溫，獲得最終的組織。二級淬火-分配的示意圖如圖1所示。在更低 溫度QT3...(其中，Ms > QTl > QT2 > QT3. . . > Mf)和PT3...進行多級淬火和分配的工 藝，稱為多級的淬火-分配工藝。每次分配的時間內，碳元素都是發生不完全分配，即在分 配時間內碳并不能實現在奧氏體中均勻分布。如圖1，其中，QTU QT2分別為第一、二次淬火溫度(QTl > QT2)，PTU PT2分別為 第一、二次分配溫度，A為奧氏體，M1、M2分別為一次馬氏體和二次馬氏體。本發明并非對淬火-分配工藝進行簡單重復操作，而是以淬火_分配工藝的熱力 學和動力學機理以及馬氏體轉變的特點為依據，利用逐級的淬火_分配工藝(逐次降低淬 火溫度)，使得處理后的鋼微觀組織中存在更多分布合理的穩定的殘余奧氏體，出現大量小 塊、分散的高碳馬氏體；細化馬氏體和奧氏體組織；進行更為充分的碳擴散，特別對于殘余 奧氏體組織較大的中、高碳鋼。從而，使鋼獲得更優的強度和韌性的綜合性能。根據本發明的工藝特征，設定本工藝的具體參數范圍如下奧氏體化溫度為A。3 Ac3+100°C，在奧氏體化溫度的等溫時間為3 60min ；第一次淬火溫度QTl為Mf+80°C MS-5°C，保溫時間為2 60s ；第二次淬火溫度QT2為Mf+30°C MS-80°C，保溫時間為2 60s ；分配溫度范圍為Mf+30°C MS+200°C，保溫時間為1 30000s，分配時的保溫時間依照分配溫度的不同有較大差異，目的是實現碳在馬氏體、鐵素體和奧氏體之間的不完全分配。 另外，如果淬火溫度與分配溫度相同時，其保溫時間的范圍服從分配溫度的相應規定。這里 的分級淬火_分配不僅僅指這里重點描述的兩級淬火_分配工藝，還指大于兩級的淬火分 配工藝如三級淬火-分配、四級淬火-分配等等...。多級淬火-分配工藝中的淬火溫度及 其相應的保溫時間的適用范圍參照下列的原則淬火溫度在軋至吣之間，溫度逐次降低，保 溫時間以使工件的內外溫度均勻為依據。實驗驗證本發明能在保證含硅、鋁甚至磷等抑制碳化物形成元素鋼的強度的同 時，大幅度提高鋼的伸長率，從而大幅度提高鋼的強塑積。下面用實施例結合附圖進一步描述本發明，但本發明的使用范圍不受這些實施例 的限制。實施例1 :35SiMn鋼的二級淬火-分配工藝135SiMn鋼的化學成分(質量分數)為C 0.35 0.4%，Si 1.1 1·4%，Μη 1. 1 1. 4%，Cr 彡 0. 3%, Ni ^ 0. 25%, Cu ^ 0. 3%, Ms 點約為 340°C。按拉伸試樣的國 標要求，將鑄錠、鍛造后的35SiMn鋼坯加工成有效直徑為5mm的圓棒樣品，每種工藝選取5 個樣品。二級淬火-分配工藝的重要參數為淬火溫度的選取，用Koistinen-Marburger公 式計算得到淬火至315°C時，馬氏體的轉變量占30% ；淬火至220°C時，馬氏體的轉變量占 70%。設定分配溫度為380°C，根據碳在奧氏體中的分配動力學公式，計算得到在此溫度下 分配35s時，碳可分配至奧氏體內部達0.2μπι的厚度，使得靠近馬氏體一端的奧氏體碳濃 度為2%，靠近奧氏體中心位置的碳含量依然為0.4%。從而，靠近馬氏體的奧氏體因為富 碳，在接下來的淬火過程中穩定，而不再轉變為馬氏體，中心部位的奧氏體含碳量高于原始 奧氏體，在接下來的淬火過程中將轉變為高碳的馬氏體。確定了淬火溫度、分配溫度和分配時間等參數后，35SiMn鋼的二級淬火-分配工 藝即可確定，如圖2所示。將樣品放置于加熱至920°C的電爐中，保溫12min，完全奧氏體 化；然后置于315°C的鹽浴爐中，保溫10s，使鋼均勻淬火至315°C;然后將樣品置于380°C的 鹽浴爐中，保溫35s，使碳從一次馬氏體向奧氏體分配；然后將鋼淬火至220°C的鹽浴中，保 溫IOs ；然后將鋼置于380°C的鹽浴爐中，保溫35s，使碳從二次馬氏體向為轉變的奧氏體分 配；最后，置于水中淬火至室溫。為與已有工藝進行對比，同時還分別取5個樣品進行了淬火-回火(Q-T) 和淬火-分配(Q-P)處理，工藝參數分別為900 0C -12min+淬火+270 °C回火和 9000C -12min+315°C -10s+380°C -60s+淬火。對三組樣品的機械性能進行了測試，結果如 表1所示。與一般的淬火_回火工藝相比，二級淬火_分配工藝保證鋼材具有高強度的同 時，大幅度的提高了延伸率，使鋼材的強塑積比Q-T樣品提高了 65%。表1經淬火-回火、淬火-分配和二級淬火-分配處理后，35SiMn鋼的強度、塑性和強塑積工藝抗拉強度(MPa)延伸率(0/。)強塑積(MPa*%)絕對值相對值絕對值相對值淬火-回火1892士128.3士1.5115697±27811淬火-分配1583±612.8±1.41.5420262±22301.33二級淬火-分配1513土917.1 土 1.02.0625867士16651.65根據X射線檢測結果，分級Q-P樣品的殘余奧氏體的含量達12%，高于Q-P樣品 的7. 88%，這是Q-P樣品延伸率高的重要原因。對淬火-回火鋼、淬火-分配鋼和二級淬 火-分配鋼的樣品分別進行掃描電鏡(SEM)和透射電鏡(TEM)檢測，發現與淬火-回火鋼、 淬火_分配鋼不同，二級淬火_分配鋼的主要組織為板條狀馬氏體中夾雜一些塊狀組織，如 圖3所示。對圖3中標識的塊狀組織進行了分析，結果如圖4所示，這些塊狀組織的主要成 分為馬氏體和殘余奧氏體，尺寸在1-3 μ m之間，塊體中央為硬相馬氏體，邊緣包裹一層軟 相殘余奧氏體，這與我們組織設計的初衷吻合。另外，這些塊狀組織中出現了大量的孿晶馬 氏體，如圖5所示。這可能是由于，在一次碳分配過程中，未轉變的奧氏體獲得了周圍馬氏 體中分配過來的碳而富碳，使其在二次淬火的過程中因富碳轉變為高碳的孿晶馬氏體。二 級淬火-分配鋼中還出現了一些條狀的殘余奧氏體，這些殘余奧氏體被馬氏體分隔為一些 斷續的長條，如圖6所示。可見，分級Q-P處理使得35SiMn鋼具有了一些特殊的組織特征低碳的馬氏體板 條中夾雜著小塊狀的高碳孿晶馬氏體，增強了組織的強度；殘余奧氏體的含量達到12%， 分布在高碳馬氏體的邊緣，將高碳馬氏體包圍，或成薄片狀分布在低碳的板條馬氏體之間， 或成條狀分布于馬氏體之間，保證了鋼材的塑性。從而，使鋼材的強塑性遠高于普通的淬火 回火鋼，也高于Q-P鋼。實施例2 :35SiMn鋼的二級淬火-分配工藝2用Koistinen-Marburger公式計算得到淬火至315°C時，馬氏體的轉變量占30%; 淬火至250°C時，馬氏體的轉變量占50%。設定分配溫度為380°C，分配時間35s。選取35SiMn鋼樣品5個，二級淬火-分配工藝的示意圖如圖7所示。將樣品放 置于加熱至920°C的電爐中，保溫12min，完全奧氏體化；然后置于315°C的鹽浴爐中，保溫 10s，使鋼均勻淬火至315°C ；然后將樣品置于380°C的鹽浴爐中，保溫35s，使碳從一次馬氏 體向奧氏體分配；然后將鋼淬火至250°C的鹽浴中，保溫IOs ；然后將鋼置于380°C的鹽浴爐 中，保溫35s，使碳從二次馬氏體向為轉變的奧氏體分配；最后，置于水中淬火至室溫。測得其抗拉強度和強塑積分別為13. 87%和20852MPa · %，均高于Q-P鋼，更高于 Q-T 鋼。實施例3 :35SiMn鋼的二級淬火-分配工藝，其中淬火溫度等于分配溫度用Koistinen-Marburger公式計算得到淬火至320°C時，馬氏體的轉變量占25%; 淬火至200°C時，馬氏體的轉變量占80%。設定一次分配溫度為320°C，二次分配溫度為 200°C，根據碳在奧氏體中的分配動力學公式，計算得到在一次和二次分配溫度下分別保溫 190s和10000s時，可實現以高強高韌的板條狀低碳馬氏體為主，以分散的小塊高碳馬氏體 為增強相，以分布合理的適量殘余奧氏體為增韌相的最終組織調控目標。選取35SiMn鋼樣品5個，二級淬火-分配工藝的示意圖如圖8所示。將樣品放置于加熱至920°C的電爐中，保溫12min，完全奧氏體化；然后置于320°C的鹽浴爐中，保溫 190s，使碳從一次馬氏體向奧氏體分配；然后將鋼淬火至200°C的鹽浴中，保溫10000s，使 碳從二次馬氏體向為轉變的奧氏體分配；最后，置于水中淬火至室溫。此熱處理工藝的特點 是淬火溫度和分配溫度相等，分配過程是在淬火溫度下進行的。實施例4 :35SiMn鋼的三級淬火-分配工藝，其中淬火溫度等于分配溫度用Koistinen-Marburger公式計算得到淬火至320°C時，馬氏體的轉變量占25%; 淬火至250°C時，馬氏體的轉變量占50% ；淬火至200°C時，馬氏體的轉變量占80%。設定一 次分配溫度為320°C，二次分配溫度為250°C，三次分配溫度為250°C，根據碳在奧氏體中的 分配動力學公式，計算得到在一次、二次和三次分配溫度下分別保溫190s、3600s和10000s 時，可實現以高強高韌的板條狀低碳馬氏體為主，以分散的小塊高碳馬氏體為增強相，以分 布合理的適量殘余奧氏體為增韌相的最終組織調控目標。選取35SiMn鋼樣品5個，三級淬火-分配工藝如圖9所示。將樣品放置于加熱至 920°C的電爐中，保溫12min，完全奧氏體化；然后置于320°C的鹽浴爐中，保溫190s，使碳從 一次馬氏體向奧氏體分配；然后將鋼淬火至250°C的鹽浴中，保溫3600s，使碳從馬氏體向 為轉變的奧氏體分配；然后將鋼淬火至200°C的鹽浴中，保溫10000s，使碳從馬氏體向為轉 變的奧氏體分配；最后，置于水中淬火至室溫。實施例5 0. 19C-1. 6IMn-O. 35S-1. IAl鋼的二級淬火-分配工藝0. 19C-1. 6IMn-O. 35S-1. IAl鋼是一種傳統形變誘導塑性(TRIP)鋼，所含鋁元素 可在碳分配過程中抑制碳化物的形成，Ms點約為260°C。用Koistinen-Marburger公式計算得知，淬火至225 °C時，馬氏體的轉變量約 30%;淬火至125°C時，馬氏體的轉變量約占70%。設定一次分配溫度和二次分配溫度皆為 380°C，根據碳在奧氏體中的分配動力學公式，計算得到在一次和二次分配溫度下分別保溫 30s時，可實現生碳的不完全分配，實現最終組織調控目標。選取0. 19C-1. 6IMn-O. 35S-1. IAl鋼樣品5個，將樣品放置于加熱至900°C的電 爐中，保溫12min，完全奧氏體化；然后置于225°C的鹽浴爐中，保溫10s，使鋼均勻淬火至 225°C，此時形成的一次馬氏體占總體積的30% ；然后將樣品置于380°C的鹽浴爐中，保溫 30s，使碳從一次馬氏體向奧氏體分配；然后將鋼淬火至125°C的鹽浴中，形成40%的二次 馬氏體，此時馬氏體的總量為70% ；然后將鋼置于380°C的鹽浴爐中，保溫30s，使碳從馬氏 體向未轉變的奧氏體分配；最后，置于水中淬火至室溫。熱處理后的樣品進行了 χ-射線和 TEM檢測，發現組織中有大量殘余奧氏體，幾乎沒有發現碳化物。事實上，硅、鋁，甚至磷等元素皆可在淬火及碳分配的過程中抑制碳化物的形成， 使得含有這些元素的鋼經過分級淬火_分配后，獲得大量的殘余奧氏體和高碳馬氏體，從 而大幅度的提高綜合力學性能。
權利要求
1.含抑制碳化物形成元素鋼的分級淬火_分配熱處理工藝，其特征在于，將含抑制碳化物形成元素鋼加熱到奧氏體化溫度；然后依次進行N次淬火-分配，N為大于等于2的自然數；淬火溫度分別為QTUQT2......QTN,其滿足Ms > QTl > QT2 > · · · QTN> Mf,Ms為淬火開始溫度，Mf為淬火終了溫度，分配溫度分別為PT1、PT2......ΡΤΝ，分配溫度范圍滿足Mf+30°C MS+20(TC，分配時間小于完全分配時間；所述每一次淬火，部分奧氏 體形成馬氏體，緊隨淬火的每一次分配，碳從形成的馬氏體向附近的未轉變奧氏體分配，使 得被分配碳的奧氏體碳含量大于原始的奧氏體；經過N次淬火一分配后，含抑制碳化物形 成元素鋼微觀組織結構為以低碳馬氏體為主，細小塊狀的高碳馬氏體為增強相，大量分布 合理的殘余奧氏體為增韌相。
2.如權利要求1所述的含抑制碳化物形成元素鋼的分級淬火_分配熱處理工藝，其特 征在于，含有以下步驟1)將含抑制碳化物形成元素鋼加熱到奧氏體化溫度Ae3 A。3+100°C，等溫3 60min；2)進行第一次淬火，第一次淬火溫度QTl為Mf+80°C MS-5°C，保溫時間為2 60s，形 成一次馬氏體；3)進行第一次分配，第一次分配溫度PTl為QTl MS+200°C，保溫時間為1 30000s， 使碳從一次馬氏體向邊緣的殘余奧氏體分配，使得邊緣奧氏體獲得穩定結構；4)進行第二次淬火，第二次淬火溫度QT2為Mf+30°C MS-80°C，保溫時間為2 60s， 部分殘余奧氏體形成二次馬氏體；5)進行第二次分配，第二次分配溫度PT2為QT2 MS+200°C，保溫時間為1 30000s， 使碳從馬氏體向未轉變的奧氏體分配，使得該部分奧氏體獲得穩定結構；6)將第5步形成的產物置于水中淬火至室溫，得到鋼的微觀組織結構以低碳馬氏體為 主，細小塊狀的高碳馬氏體為增強相，大量分布合理的殘余奧氏體為增韌相。
3.如權利要求2所述的含抑制碳化物形成元素鋼的分級淬火-分配熱處理工藝，其特 征在于將含抑制碳化物形成元素鋼加熱到奧氏體化溫度，是在電爐中進行，淬火和分配步 驟是在鹽浴爐中進行。
4.如權利要求1所述的含抑制碳化物形成元素鋼的分級淬火_分配熱處理工藝，其特 征在于，含有以下步驟1)將含抑制碳化物形成元素鋼加熱到奧氏體化溫度Ae3 A。3+100°C，等溫3 60min；2)進行第一次淬火，第一次淬火溫度QTl為Mf+80°C MS-5°C，保溫時間為2 60s，形 成一次馬氏體；3)進行第一次分配，第一次分配溫度PTl為QTl MS+200°C，保溫時間為1 30000s， 使碳從一次馬氏體向邊緣的殘余奧氏體分配，使得邊緣奧氏體獲得穩定結構；4)進行第二次淬火，第二次淬火溫度QT2為Mf+50°C MS-30°C，保溫時間為2 60s， 部分殘余奧氏體形成二次馬氏體；5)進行第二次分配，第二次分配溫度PT2為QT2 MS+200°C，保溫時間為1 30000s， 使碳從馬氏體向未轉變的奧氏體分配，使得該部分奧氏體獲得穩定結構；6)進行第三次淬火，第三次淬火溫度QT3為Mf+30°C MS-80°C，保溫時間為2 60s， 部分殘余奧氏體形成三次馬氏體；7)進行第三次分配，第三次分配溫度PT2為QT3 MS+200°C，保溫時間為1 30000s，使碳從馬氏體向未轉變的奧氏體分配，使得該部分奧氏體獲得穩定結構；8)將第7步形成的產物至于水中淬火至室溫，得到的鋼的微觀組織結構以低碳馬氏體 為主，細小塊狀的高碳馬氏體為增強相，大量分布合理的殘余奧氏體為增韌相。
5.如權利要求4所述的含抑制碳化物形成元素鋼的分級淬火-分配熱處理工藝，其特 征在于將含抑制碳化物形成元素鋼加熱到奧氏體化溫度，是在電爐中進行，淬火和分配步 驟是在鹽浴爐中進行。
全文摘要
含抑制碳化物形成元素鋼的分級淬火-分配熱處理工藝屬于金屬材料熱處理技術領域。其特征在于，將含鋼加熱到奧氏體化溫度；然后依次進行N次淬火-分配；每一次淬火，部分奧氏體形成馬氏體，緊隨淬火的每一次分配，碳從形成的馬氏體向附近的未轉變奧氏體分配，使得被分配碳的奧氏體碳含量大于原始的奧氏體。本發明以淬火-分配工藝的熱力學和動力學機理以及馬氏體轉變的特點為依據，利用逐級的淬火-分配工藝，使得處理后的鋼微觀組織中存在更多分布合理的穩定的殘余奧氏體，出現大量小塊、分散的高碳馬氏體；細化馬氏體和奧氏體組織；進行更為充分的碳擴散，特別對于殘余奧氏體組織較大的中、高碳鋼。從而使鋼獲得更優的強度和韌性。
文檔編號C21D1/19GK102002558SQ20101056986
公開日2011年4月6日 申請日期2010年11月26日 優先權日2010年11月26日
發明者周惠華, 朱躍峰, 王鳳英 申請人:清華大學