專利名稱：低碳鉻硅錳低合金鋼的熱處理方法
技術領域：
本發明涉及低碳鉻硅錳低合金鋼的高強韌淬火-配分熱處理方法。
背景技術：
低碳鉻硅錳低合金鋼主要應用于航空飛機軸、梁和起落架等以及航天火箭、原子能工業等關鍵承力構件，是最早商品化的一類低合金超高強度鋼。低合金超高強度鋼是在調質結構鋼的基礎上發展起來的，通過添加少量的合金元素，達到固溶強化并提高鋼的淬透性和馬氏體回火穩定性的目的。這類鋼的合金元素總含量一般不高于5%，碳含量在 0. 25-0. 50%之間，熱處理工藝一般為淬火后再進行回火處理。但是傳統的熱處理工藝不能兼顧高強度與良好塑韌性的要求若降低回火溫度保持其抗拉強度1500-1600MPa左右，則塑性較低(延伸率僅3% -6%左右)、裂紋敏感性很高易發生低應力脆斷；若提高回火溫度可改善塑性(延伸率> 10%)，但強度大幅下降至lOOO-llOOMPa。為此，需要開發簡便易行的不完全淬火-等溫配分熱處理新工藝，在保證適當塑性的前提下大幅提高該系列鋼的拉伸強度，或者在保證高強度的同時顯著改善塑性和韌性，從而實現高強度、高塑韌性的不同配合，同時改善該系列鋼的氫脆敏感性和應力腐蝕抗力，適應海洋性氣候等惡劣環境日益增長的高強度重要構件的性能需求。
發明內容
本發明是要解決現有傳統的熱處理工藝處理得到低碳鉻硅錳低合金鋼不能兼顧高強度與良好塑韌性的要求的問題，提供了低碳鉻硅錳低合金鋼的熱處理方法，處理得到同時具備良好強度和較好的塑性的低碳鉻硅錳低合金鋼，達到較好的綜合力學性能。本發明的第一種低碳鉻硅錳低合金鋼的熱處理方法是通過以下步驟實現的將低碳鉻硅錳低合金鋼奧氏體化處理后，然后在低碳鉻硅錳低合金鋼的上馬氏體點Ms以下 170-10°C的溫度下進行等溫淬火或者不完全淬火，保溫6s M00s，再淬火至室溫，即完成低碳鉻硅錳低合金鋼的熱處理方法。本發明的第二種低碳鉻硅錳低合金鋼的熱處理方法是通過以下步驟實現的一、 將低碳鉻硅錳低合金鋼奧氏體化處理后，然后在低碳鉻硅錳低合金鋼的上馬氏體點Ms以下 170-10°C的溫度下進行等溫淬火或者不完全淬火，保溫6s MOOs ；二、將經步驟一處理后的低碳鉻硅錳低合金鋼在軋+1001至軋-1001的溫度區間內，等溫配分熱處理6s MOOs， 然后再淬火至室溫，即完成低碳鉻硅錳低合金鋼的熱處理方法。本發明所述的低碳鉻硅錳低合金鋼包括但并不僅限于30CrMnSi、30CrMnSiNi2、 30CrMnSiNi2A鋼和其他低碳SiMn鋼。本發明的低碳鉻硅錳低合金鋼奧氏體化處理中的奧氏體化溫度為低碳鉻硅錳低合金鋼的Ara以上30°C 50°C，保溫時間為IOs 1800s，其中Ac3為加熱時鐵素體全部轉變為奧氏體終了溫度。本發明的低碳鉻硅錳低合金鋼的上馬氏體點Ms，針對某一特定的低碳鉻硅錳低合金鋼的上馬氏體點Ms，是固定值的，且本領域技術人員根據公知常識很簡單的就能夠獲得某低碳鉻硅錳低合金鋼的上馬氏體點Ms。本發明針對商品化低碳鉻錳硅系低合金鋼提出的淬火-配分(Quenching and Partitioning，簡稱Q&P)工藝與傳統淬火回火工藝不同，本發明的淬火-配分熱處理工藝將低碳鉻錳硅低合金鋼奧氏體化后，先在低碳鉻硅錳低合金鋼的馬氏體轉變溫度區間內進行等溫淬火或者不完全淬火得到部分馬氏體和未轉變奧氏體，然后在(MS+100°C， Ms-IOO0C )的溫度區間內保溫，使碳從先形成馬氏體向未轉變奧氏體中擴散并使之穩定化， 最后淬火到室溫，得到由低碳馬氏體和富碳奧氏體組成的復相組織。相對于傳統淬火回火工藝，本發明的淬火-配分熱處理工藝能使馬氏體鋼在保持強度水平的前提下明顯改善塑韌性。經本發明的低碳鉻硅錳低合金鋼的高強韌淬火-配分熱處理方法處理后的低碳鉻硅錳低合金鋼的拉伸強度達1665MPa 2085MPa，塑性為9% 15%。在保證該系列鋼種保持高強度的同時兼具一定的塑性，且綜合力學性能比傳統熱處理工藝(淬火回火工藝) 顯著提高，同時根據該系列鋼種不同的含碳量和目標性能設計和優化的第一種熱處理方法或者第二種熱處理方法，獲得不同的高強度、高塑韌性和優良的應力腐蝕抗力的配合，滿足不同的性能需求。
圖1為具體實施方式
四的熱處理方法的工藝示意圖；圖2為具體實施方式
四中處理后的30CrMnSi鋼的透射電鏡明場像圖片；圖3為具體實施方式
四中處理后的30CrMnSi 鋼的透射電鏡暗場像圖片；圖4為具體實施方式
四中處理后的30CrMnSi鋼的衍射斑點圖； 圖5為具體實施方式
九的熱處理方法的工藝示意圖。
具體實施例方式本發明技術方案不局限于以下所列舉具體實施方式
，還包括各具體實施方式
間的任意組合。
具體實施方式
一本實施方式第一種低碳鉻硅錳低合金鋼的熱處理方法是通過以下步驟實現的將低碳鉻硅錳低合金鋼奧氏體化處理后，然后在低碳鉻硅錳低合金鋼的上馬氏體點Ms以下170-10°C的溫度下進行等溫淬火或者不完全淬火，保溫6s MOOs，再淬火至室溫，即完成低碳鉻硅錳低合金鋼的熱處理方法。本實施方式的低碳鉻硅錳低合金鋼的上馬氏體點Ms，針對某一特定的低碳鉻硅錳低合金鋼的上馬氏體點Ms，是固定值的，且本領域技術人員根據公知常識很簡單的就能夠獲得某低碳鉻硅錳低合金鋼的上馬氏體點Ms。本實施方式適用于30CrMnSi系列低碳鉻錳硅系低合金超高強度鋼的熱處理。使用的鋼種成分如下本實施方式的熱處理工藝適用于30CrMnSi系列低碳鉻錳硅系低合金超高強度鋼的熱處理。其中凡是滿足下述表1中所列的成分的鋼種均適用于本實施方式的熱處理工藝表具體實施方式
一中熱處理方法適用鋼種的成分(Wt. % )
權利要求
1.低碳鉻硅錳低合金鋼的熱處理方法，其特征在于低碳鉻硅錳低合金鋼的熱處理方法是通過以下步驟實現的將低碳鉻硅錳低合金鋼奧氏體化處理后，然后在低碳鉻硅錳低合金鋼的上馬氏體點Ms以下170-10°c的溫度下進行等溫淬火或者不完全淬火，保溫6s MOOs，再淬火至室溫，即完成低碳鉻硅錳低合金鋼的熱處理方法。
2.根據權利要求1所述的低碳鉻硅錳低合金鋼的熱處理方法，其特征在于所述的低碳鉻硅錳低合金鋼為30CrMnSi鋼、30CrMnSiNi2鋼或者30CrMnSiNi2A鋼。
3.根據權利要求1所述的低碳鉻硅錳低合金鋼的熱處理方法，其特征在于所述低碳鉻硅錳低合金鋼奧氏體化處理中的奧氏體化溫度為低碳鉻硅錳低合金鋼的Ara以上30°C 50°C，保溫時間為IOs 1800s，其中Ara為加熱時鐵素體全部轉變為奧氏體終了溫度。
4.低碳鉻硅錳低合金鋼的熱處理方法，其特征在于低碳鉻硅錳低合金鋼的熱處理方法是通過以下步驟實現的一、將低碳鉻硅錳低合金鋼奧氏體化處理后，然后在低碳鉻硅錳低合金鋼的上馬氏體點Ms以下170-10°C的溫度下進行等溫淬火或者不完全淬火，保溫6s 5400s ；二、將經步驟一處理后的低碳鉻硅錳低合金鋼在禮+1001至軋-1001的溫度區間內，等溫配分熱處理6s MOOs，然后再淬火至室溫，即完成低碳鉻硅錳低合金鋼的熱處理方法。
5.根據權利要求4所述的低碳鉻硅錳低合金鋼的熱處理方法，其特征在于所述的低碳鉻硅猛低合金鋼為30CrMnSi鋼、30CrMnSiNi2鋼或者30CrMnSiNi2A鋼。
6.根據權利要求4所述的低碳鉻硅錳低合金鋼的熱處理方法，其特征在于所述低碳鉻硅錳低合金鋼奧氏體化處理中的奧氏體化溫度為低碳鉻硅錳低合金鋼的Ara以上30°C 50°C，保溫時間為IOs 1800s，其中Ara為加熱時鐵素體全部轉變為奧氏體終了溫度。
全文摘要
低碳鉻硅錳低合金鋼的熱處理方法，低碳鉻硅錳低合金鋼的高強韌淬火-配分熱處理方法。是要解決現有傳統的熱處理工藝處理得到低碳鉻硅錳低合金鋼不能兼顧高強度與良好塑韌性的要求的問題。方法將低碳鉻硅錳低合金鋼奧氏體化處理后，然后在低碳鉻硅錳低合金鋼的上馬氏體點Ms以下170-10℃的溫度下進行等溫淬火或者不完全淬火，保溫6s～5400s，再淬火至室溫，即完成。經本發明的低碳鉻硅錳低合金鋼的高強韌淬火-配分熱處理方法處理后的低碳鉻硅錳低合金鋼的拉伸強度達1665MPa～2085MPa，塑性為9％～15％。在保證該系列鋼種保持高強度的同時兼具一定的塑性，且綜合力學性能比傳統熱處理工藝顯著提高。
文檔編號C21D1/20GK102560023SQ201210051590
公開日2012年7月11日 申請日期2012年3月1日 優先權日2012年3月1日
發明者劉勇, 吳韡劍, 朱景川, 來忠紅, 陳鳳 申請人:哈爾濱工業大學