[发明专利]锻件材的锻后扩氢退火方法

说明书

技术领域

本发明涉及钢的热处理工艺，具体涉及一种锻件材的锻后扩氢退火方法。

背景技术

白点为金属内部缺陷，是锻件内常见而又不允许存在的缺陷之一，其会大大降低锻件的机械性能，其形状在经研磨浸酸后的表面上为不同长度和不同方向的显微裂纹。在纤维断口的基体上呈圆形或椭圆形银色斑点。近年来随着真空技术的发展及在冶金工业上的应用，使锻件内产生白点的可能性受到控制。但是目前部分大型锻件还是按常规冶炼浇注方法生产的，因此预防白点仍然是目前必须解决的重要问题之一。白点是由于钢中含氢量高并伴随有应力作用下产生的内部裂纹。一般认为钢中含氢量在2～3ppm以下时不会产生白点。而用常规方法生产的锻件锻后直接空冷下来，由于钢中实际含氢量超过可产生白点的临界值，加上冷却过程中形成的组织应力、热应力以及氢原子转变成分子的压力的作用，在较低温度下，当钢的塑性降低时就形成白点。

钢内部各种元素会产生偏聚现象，柱状晶与芯部等轴晶交接部位P、S、C元素偏析最大，芯部等轴晶形成温度最高，体积变化大，导致固液转变后内部疏松程度最大，两个部位存在较多空隙。这样产生冶炼过程中，钢水很低的含氢量时，由于凝固外部温度低、内部温度高，内部高温区氢溶解度大，对外部氢产生吸收效果，使芯部氢慢慢聚集，最后导致芯部存在较高的氢浓度，空隙也加大氢聚集效果，同时也导致在钢锭状态无法对氢做高温扩散工艺。断面越大凝固时间越长，偏聚效果越大，芯部氢浓度就会越高，如果原始钢水存在高浓度氢，也会提高内部浓度值，给成品扩氢增加难度。因此防白点热处理的任务之一是锻件创造氢溶解度小而扩散速度大的组织及温度条件，使钢中氢气自锻件心部和浓度高偏析区向其他区域扩散，直至促使一部分氢气排出锻件之外。

钢铁材料在热加工后冷却过程中，从800℃以上冷却下来发生组织转变。钢材的表面和芯部由于冷却速率的不一样，钢材内外会得到不同组织，产生组织应力。同时钢材表面温降快，芯部温降慢，温差会产生热应力。钢材存在应力是产生白点缺陷的原因之一。因此，防白点热处理的任务之二是减少钢中的内应力。

锻造过程也是提高氢扩散的途径之一。锻造过程主要是破碎铸造组织、提高致密度、锻造成型、降低或消除凝固过程的偏析缺陷，提高致密度有利于氢元素从新分布，从而提高扩散效果。

锻件的锻后热处理可以防止白点的出现，传统的工艺按钢锭规格进行正火，然后进行联合退火，适应性不强，操作复杂；时间调整系数固定，热处理过程未考虑规格变化时系数要调整的问题，特别是对于大规格钢锭锻材和连铸坯锻材适应性更差，无法杜绝白点缺陷。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种锻件材的锻后扩氢退火方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种锻件材的锻后扩氢退火方法，具体如下：

对于小型锻件材，所述方法包括如下步骤：

步骤A，将锻造后锻件材空冷至300-330℃并停留3-8h；

步骤B，将经步骤A空冷后的锻件材升温至660-680℃，均温1-2h/100mm再保温5-10h/100mm；

步骤C，将经步骤B均温保温后的锻件材冷却至200℃以下的出炉温度，然后将锻件材出炉；

对于大型锻件材，所述方法包括如下步骤：

步骤一，将锻造后锻件材在850-890℃正火并停留4-10h；

步骤二，将步骤一正火后的锻件材空冷至300-330℃并停留3-8h；

步骤三，将经步骤二空冷后的锻件材升温至660-680℃，均温1-2h/100mm再保温；

步骤四，将经步骤三均温保温后的锻件材空冷至400℃再炉冷至300-330℃并停留6-8h；然后再将锻件材升温至660-680℃，均温1-2h/100mm再保温；

步骤五，将经步骤四均温保温后的锻件材冷却至200℃以下的出炉温度，然后将锻件材出炉；

其中，所述步骤三和步骤四的保温总时间为7-16h/100mm。

对于大型锻件材的所述方法中，优选地，所述步骤三的保温时间占所述步骤三和步骤四保温总时间的60％，所述步骤四的保温时间占所述步骤三和步骤四保温总时间的40％。

在上述方法中，优选地，所述小型锻件材具有550mm以下的当量直径；所述大型锻件材具有551mm以上的当量直径，更优选具有551-1250mm的当量直径。

在上述方法中，优选地，所述步骤A和所述步骤一中的所述锻造后锻件材的温度均为550-650℃。