[发明专利]一种低合金结构钢和低碳结构钢热处理工艺

说明书

技术领域

本发明属于钢铁材料热处理技术领域，尤其是涉及一种低合金结构钢和低碳结构钢的热处理工艺。

背景技术

桥梁、建筑减隔震已成为现代减隔震设计的主要内容，减隔震材料的选取和处理成为其中最为核心的内容。特别是特大型大桥需要较大位移量的变化，并较高的减隔震要求，对减隔震的要求极为特殊。目前，世界一些国家在减隔震材料方面进行了系统的研究，也取得了一些成果。但是，大多数应用在建筑物的减隔震上，且减震效果不明显。桥梁用减隔震材料有其特殊的要求，屈强比过大的减隔震材料容易导致建筑底部受力过大，导致下部基础损坏。

低合金结构钢是在含碳量Wc≦0.20%的碳素结构钢基础上，加入少量的合金元素发展起来的，强度高于碳素结构钢。此类钢中除含有一定量硅或锰基本元素外，还含有其他适合我国资源情况的元素，如钒（V）、铝（Al）、钼（Mo）等微量元素。 此类钢同碳素结构钢比，具有强度高、综合性能好、使用寿命长、应用范围广、比较经济等优点。这类钢一般在热轧空冷状态下使用，不需要进行专门的热处理。使用状态下的显微组织一般为铁素体、索式体。该钢多轧制成板材、型材、无缝钢管等，被广泛用于桥梁、船舶、锅炉、车辆及重要建筑结构中。当此材料应用于正常使用条件下的桥梁、建筑，可以满足要求，但是当要满足能够遇到较大地震，桥梁、建筑等不被破坏，或是作为桥梁减隔震材料时，屈强比过大容易导致桥墩底部受力过大，损坏桥墩，因此需要材料具有良好的韧性。

Q345低合金结构钢国内一般在热轧，正火或退火状态下使用，材料机械性能相对相抵，材料屈服强度约为345Mpa。Q345综合力学性能良好，低温性能尚可，塑性和焊接性良好，用做中低压容器、油罐、车辆、起重机、矿山机械、电站、桥梁等承受动载荷的结构、机械零件、建筑结构、一般金属结构件，可用于-40℃以下寒冷地区的各种结构。但是未经特殊处理工艺的低合金结构钢，不能满足使用要求。

含碳量从0.10%至0.30%低碳结构钢易于接受各种加工如锻造，焊接和切削， 常用于制造链条、铆钉、螺栓、轴等。碳含量低于0.25%的碳素钢，因其强度低、硬度低而软，故又称软钢。它包括大部分普通碳素结构钢和一部分优质碳素结构钢，大多不经热处理用于工程结构件，有的经渗碳和其他热处理用于要求耐磨的机械零件。

在中国发明专利申请公开说明书CN201010597666.1中公开了一种低合金结构钢的热处理工艺，该工艺主要采用淬火加回火对低合金结构钢进行热处理。淬火温度控制在860℃～920℃，水冷至室温；回火温度控制在550℃～650℃，保温一段时间后在空气中冷却。该工艺对低合金结构钢处理后提高了其机械性能，抗拉强度大于510MPa和屈服强度Rp0.2大于450MPa，可以用来制造要求有高强度、高疲劳度的零件。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种低合金结构钢和低碳结构钢的热处理工艺，提高低合金结构钢和低碳结构钢的韧性，细化其晶粒度，使材料屈服（位移）段在2mm以上，屈服强度提高15～20%。

本发明目的通过下述技术方案来实现：

一种低合金结构钢和低碳结构钢热处理工艺,其特征在于该工艺包括以下步骤：（1）正火：将低合金结构钢或低碳结构钢放入加热炉中，随炉升温至880℃～950℃，正火保温时间为60分钟～120分钟；（2）风冷：将正火后的材料进行风冷，风冷后温度控制在300℃～600℃；（3）回火：将风冷后的材料放入回火炉中进行回火处理，回火温度控制在450℃～650℃，保温时间为120分钟～180分钟，（4）空冷：回火后空冷至室温。

作为优选，所述步骤（1）中低合金结构钢正火温度为910℃，保温时间为90分钟；低碳结构钢正火温度为920℃，保温时间为90分钟。

作为优选，所述步骤（2）中材料风冷后温度控制在450℃。

作为优选，所述步骤（2）中采用强力排气扇对材料进行风冷。

作为优选，所述步骤（3）中低合金结构钢回火温度为480℃，保温时间为120分钟；低碳结构钢回火温度为650℃，保温时间为120分钟。

作为优选，所述低合金结构钢为Q345。

作为优选，所述低碳结构钢为Q245。

该发明热处理采用的工艺原理是：