[发明专利]一种屈服强度690MPa级低合金高强钢的热处理工艺

说明书

技术领域

本发明提供了一种屈服强度为690MPa级低合金高强钢的快速高效热处理工艺，属于金属材料热处理技术领域。

背景技术

通过热处理提高合金钢力学性能是冶金领域常用的方法，热处理可以对钢的组织和力学性能产生影响。

钢的淬火就是将钢加热到临界温度(Ac₃或Ac₁)以上，保温一定时间使之奥氏体化后，以大于临界冷却速度的冷速进行冷却的一种工艺过程。淬火的主要目的是使奥氏体化后的工件获得尽量多的马氏体并配以不同温度的回火获得各种需要的性能。对淬火工艺而言，为实现淬火首先必须将钢加热到临界点(Ac₃或Ac₁)以上获得奥氏体组织，其后的冷却速度必须大于临界淬火速度以得到全部马氏体(含残余奥氏体)组织。因此在制定钢的淬火工艺时应合理的选择加热速度，加热温度，保温时间，冷却速度等工艺参数。

对调质低合金高强钢，热处理是生产过程中的关键环节之一。但热处理过程同时也是耗能较高的过程之一，据测算，热处理能耗占热处理成本近50％。如果将热处理成本分为不变成本(工资、设备折旧等固定成本)和可变成本计算，那么能耗几乎占可变成本的85％以上。因此，热处理节能与热处理经济效益的关系十分密切。现阶段，钢铁企业对屈服强度690MPa级低合金高强钢进行调质热处理时，一般采用的工艺为：以10℃/min的加热速度加热至900℃，保温30min后水淬，然后在550～600℃回火25～30min。由于加热速度较慢，保温时间较长，因此进行调质热处理时钢的在炉时间约为150min，能耗高，生产周期长。

在湖北省枝江市白洋镇国营第四0四厂的“6CrNiSiMnMoV钢硬度梯度热处理回火工艺方法”的专利申请(CN1974802)中，主要涉及6CrNiSiMnMoV钢的热处理过程，包括正火处理、等温退火、淬火处理、回火处理、二次回火，虽然改善了钢的组织和性能，但热处理过程复杂，保温时间长。

万向钱潮股份有限公司的专利CN1721558是一种冷挤钢材的渗碳淬火工艺，将冷挤钢材以30℃/分～50℃/分的加热速度加热至920～980℃，强渗保温3～11小时，然后以30℃/时～60℃/时的降温速度冷至820℃～880℃淬火，处理后的钢材韧性、塑性和强度较高。

哈尔滨工程大学的专利(101831530A)“一种提高低合金高强钢综合力学性能的热处理工艺”中，采用循环淬火加回火的方式对合金钢进行热处理。循环淬火工艺：900℃～1100℃×1～10min，3～6次循环淬火，水冷或重量比浓度7.5％的NaCl水溶液冷却；回火工艺：450℃～650℃×1～5h，水冷。

广州有色金属研究院的专利(101555573)“一种合金钢及其热处理方法”中，对其发明的合金钢采用的热处理工艺为：按100℃/h的速度，升温到930～950℃，保温4小时后炉冷到250℃；再按100℃/h的速度，升温到900～920℃，保温4小时后，水温为20～45℃水冷或空冷；再加热至温度250～300℃后，炉冷。

上述专利(申请)普遍存在下列不足：①工艺过程复杂。如101831530A需要多次循环淬火，需要用NaCl水溶液冷却，CN1974802的热处理过程涉及淬火处理、回火处理、二次回火等多个步骤。②热处理过程中加热保温时间长，能耗高，生产效率低。如CN1721558强渗保温需要3～11小时，101555573需要保温8小时。所以，虽然通过热处理提高合金钢力学性能是冶金领域常用的方法，但如何选择合适的热处理条件、获得良好的热处理效果，仍是一大难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种屈服强度为690MPa级低合金高强钢的调质热处理工艺，该工艺能在提高钢的力学性能的同时，缩短热处理时钢的在炉时间，可大幅度降低能耗，缩短生产周期。

本发明提供一种屈服强度690MPa级低合金高强钢的热处理工艺，将屈服强度690MPa级低合金高强钢以30～50℃/min的加热速度加热至930～960℃，奥氏体化保温时间为3～5分钟，然后以30～300℃/s的冷速淬水至室温。淬火后进行回火处理，回火温度为500～550℃，保温时间为15～25min。

优选的，加热速度为40～50℃/min，加热至940～960℃。

优选的，奥氏体化保温时间为5min。

优选的，所述屈服强度690MPa级低合金高强钢，合金元素含量为(重量百分比)：Mn+Cr+Ni+Cu+Mo：2.05～2.6，Nb+Ti：0.045～0.085。