本發明涉及鋼強韌化處理工藝，特別涉及一種高鎳低碳系列鋼的強韌化處理工藝。
背景技術：
在常溫下，鋼鐵材料通常具有良好的強韌性，得到廣泛應用。而在低于室溫時，隨著溫度降低，鋼鐵材料的韌性會急劇下降，甚至可能突發脆性斷裂，從而造成嚴重后果。鎳系低溫用鋼在一定程度上解決了這一問題，該系列鋼主要特點是低碳含量、高鎳含量、高純凈度、較高強度、較高低溫沖擊韌性、良好焊接性能，使用溫度最低可達-196℃，因而成為制造低溫壓力容器，如液態乙烯(-104℃)、液化天然氣(-163℃)、液氧(-183℃)、液氮(-196℃)儲罐的主要材料，隨著石化工業的發展，氣體的液化、分離、貯運及應用越來越廣泛，對低溫技術和設備的低溫性能與可靠性提出越來越高的要求，而傳統熱處理工藝很難顯著改善高鎳低碳系列鋼的低溫韌性，嚴重影響超低溫壓力容器的安全性，如中國專利“一種提高9Ni鋼低溫沖擊韌性的熱處理工藝”(申請公布號：CN104745770A)所涉及的鋼含鎳質量百分比為Ni＝8.5～10％和“一種低溫鎳鋼的熱處理淬火深冷處理方法”(申請公布號：CN201310291288.8)對9Ni鋼進行液氮深冷處理；因此，開發新的超低溫壓力容器用鋼的強韌化處理工藝顯得非常必要。
技術實現要素：
為了克服上述現有技術的不足，本發明提供了一種高鎳低碳系列鋼的強韌化處理工藝，能夠：(a)獲得組織細小、位向關系各異的板條馬氏體，有效阻礙裂紋擴展，顯著提高超低溫壓力容器低溫韌性；(b)獲得馬氏體與逆轉奧氏體復合組織，進一步改善低溫韌性；(c)通過引入深冷處理工藝，在提高低溫韌性同時保持了較高的強度。
為了達到上述目的，本發明提供的技術方案為：
一種高鎳低碳系列鋼的強韌化處理工藝，其步驟為：
步驟一：將高鎳低碳系列鋼加熱到1050～1150℃保溫12～18小時，隨后冷卻至室溫，得到以馬氏體為主的組織；
步驟二：兩相區淬火：將步驟一中得到的以馬氏體為主的組織重新加熱至650～700℃兩相區，保溫0.5～1小時，之后立即油淬至室溫，得到“新生馬氏體+原始馬氏體”復合組織；
步驟三：單相區淬火：將步驟二中得到“新生馬氏體+原始馬氏體”復合組織重新加入至830～880℃單相區淬火，保溫0.5～1小時，之后油淬至室溫，得到工件；
步驟四：深冷處理：將步驟三得到的工件液氮冷卻至-196℃，保溫1～2小時，之后回溫至室溫，得到均勻細小的板條馬氏體組織；
步驟五：回火處理：將步驟四得到的均勻細小的板條馬氏體組織進行480～580℃回火處理，保溫3～5小時，空冷至室溫，得到“細小板條馬氏體+逆轉奧氏體+少量碳化物”復合組織。
所述的步驟一中的冷卻至室溫的方法為霧冷和油冷中的一種。
所述的步驟一中高鎳低碳系列鋼，其組成成分為：碳含量C<0.05％，鎳含量Ni＝5.5～10％，微量元素低于1％，余量為Fe，微量元素包括Mn、Mo、Si、Cr。
本發明的有益效果：
1、先進行兩相區淬火(加熱溫度較低，見圖1)，得到位向關系完全不同的兩種馬氏體復合組織：“新生馬氏體+原始馬氏體”；再進行單相區淬火(加熱溫度較高，見圖1步驟[3])，此時，兩種不同的馬氏體會阻礙奧氏體晶粒長大，最終得到組織細小、位向關系的板條馬氏體，有效阻礙裂紋擴展，顯著提高超低溫壓力容器低溫韌性；
2、調控步驟五的回火溫度與時間，對逆轉變奧氏體及析出碳化物的含量進行控制，以得到合適強韌性配合，滿足不同產品對性能的要求；
3、步驟一的加熱、保溫處理，能夠使碳、鎳等合金元素完全溶解于奧氏體并均勻化，調控Ni含量，以滿足不同壓力容器使用溫度，達到性能要求的同時，盡可能降低制造成本。
附圖說明
圖1為本發明的工藝示意圖。
具體實施方式
實施例1
一種高鎳低碳系列鋼的強韌化處理工藝，其步驟為：
步驟一：將材料為6.5Ni高鎳低碳壓力容器鋼加熱到1150℃保溫12小時，隨后冷卻至室溫，得到以馬氏體為主的組織；
步驟二：兩相區淬火：將步驟一中得到的以馬氏體為主的組織重新加熱至670℃兩相區，保溫0.5小時，之后立即油淬至室溫，得到“新生馬氏體+原始馬氏體”復合組織；
步驟三：單相區淬火：將步驟二中得到“新生馬氏體+原始馬氏體”復合組織重新加入至840℃單相區淬火，保溫0.5小時，之后油淬至室溫，得到工件；
步驟四：深冷處理：將步驟三得到的工件液氮冷卻至-196℃，保溫2小時，之后回溫至室溫，得到均勻細小的板條馬氏體組織；
步驟五：回火處理：將步驟四得到的均勻細小的板條馬氏體組織進行530℃回火處理，保溫5小時，得到“細小板條馬氏體+逆轉奧氏體+少量碳化物”復合組織。
對實施例1工件的力學性能進行測試，屈服強度為：675MPa、抗力強度為：745MPa、沖擊功(-196℃)為：117J。
實施例2
一種高鎳低碳系列鋼的強韌化處理工藝，其步驟為：
步驟一：將9.5Ni高鎳低碳壓力容器鋼加熱到1100℃保溫16小時，隨后冷卻至室溫，得到以馬氏體為主的組織；
步驟二：兩相區淬火：將步驟一中得到的以馬氏體為主的組織重新加熱至700℃兩相區，保溫1小時，之后立即油淬至室溫，得到“新生馬氏體+原始馬氏體”復合組織；
步驟三：單相區淬火：將步驟二中得到“新生馬氏體+原始馬氏體”復合組織重新加入至850℃單相區淬火，保溫0.5小時，之后油淬至室溫，得到工件；
步驟四：深冷處理：將步驟三得到的工件液氮冷卻至-196℃，保溫1小時，之后回溫至室溫，得到均勻細小的板條馬氏體組織；
步驟五：回火處理：將步驟四得到的均勻細小的板條馬氏體組織進行580℃回火處理，保溫3小時，空冷至室溫，得到“細小板條馬氏體+逆轉奧氏體+少量碳化物”復合組織。
對實施案例工件的力學性能進行測試，屈服強度為：650MPa、抗力強度為：715MPa、沖擊功(-196℃)為：160J。
實施例3
一種高鎳低碳系列鋼的強韌化處理工藝，其步驟為：
步驟一：將9.5Ni高鎳低碳壓力容器鋼加熱到1050℃保溫18小時，隨后冷卻至室溫，得到以馬氏體為主的組織；
步驟二：兩相區淬火：將步驟一中得到的以馬氏體為主的組織重新加熱至690℃兩相區，保溫40分鐘，之后立即油淬至室溫，得到“新生馬氏體+原始馬氏體”復合組織；
步驟三：單相區淬火：將步驟二中得到“新生馬氏體+原始馬氏體”復合組織重新加入至880℃單相區淬火，保溫1小時，之后油淬至室溫，得到工件；
步驟四：深冷處理：將步驟三得到的工件液氮冷卻至-196℃，保溫1.5小時，之后回溫至室溫，得到均勻細小的板條馬氏體組織；
步驟五：回火處理：將步驟四得到的均勻細小的板條馬氏體組織進行480℃回火處理，保溫4小時，空冷至室溫，得到“細小板條馬氏體+逆轉奧氏體+少量碳化物”復合組織。
對實施案例工件的力學性能進行測試，屈服強度為：680MPa、抗力強度為：730MPa、沖擊功(-196℃)為：160J。