[发明专利]一种低合金高强度钢的二次淬火热处理方法及其应用

说明书

本发明公开一种低合金高强度钢的二次淬火热处理方法及其应用，针对Ni‑Cu‑Mo型低合金高强度钢进行二次淬火热处理，第一次淬火以使其完全奥氏体化，再进行第二次淬火和回火，最终获得马氏体/针状铁素体的复相组织，从而实现综合性能的提升，进而推进其在实际中的应用。

技术领域

本发明属Ni-Cu-Mo型低合金高强度钢生产技术领域，更加具体地说，特别涉及一种二次淬火热处理方法及其应用。

背景技术

低合金高强度钢是为了适应大型工程构件(如船舶、桥梁、压力容器及管道等)减轻结构重量、提高服役可靠性等需求而发展起来的。它具有强度高、韧性好、可焊性及耐腐蚀性能优越等特点，用作结构材料可节约钢材1/3-2/3，且其使用寿命可比普碳钢高出几倍甚至几十倍。其成分特点为：碳含量低(＜0.20％)，通过微合金元素Ni、Cu、Mo、Cr、Ti等添加(总量不超过3％)，实现细化晶粒及增强固溶强化和析出强化的作用，从而改善了钢的性能。由于合金元素含量较低，在保证高性能的同时，其焊接性能也非常优异。随着科技不断发展，对低合金高强度钢的使用要求也不断提高，不仅要求较高强度，同时其塑性韧性、屈强比等性能要求也日益严苛。因此，通过开发更先进的处理工艺，发展精细组织控制技术，在低合金高强度钢研究及应用领域有着相当重要的作用。“淬火+回火”是低合金高强度钢的常用热处理工艺之一，通过该工艺可以获得高强度马氏体板条组织。这种热处理方法可以有效提高Ni-Cu-Mo型低合金高强度钢的拉伸强度和屈服强度，但是其冲击韧性相对较低。此外，“淬火+回火”工艺处理后试样的屈强比过高，一般在0.9以上。材料的屈服强度与抗拉强度的比值称为屈强比，是表征材料塑性的参数。对于(核电/火电)压力容器及深海管线来说，屈强比越大，材料屈服后至断裂的塑性范围越小，因此断裂的风险越大。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，旨在解决低合金高强度钢“淬火+回火”工艺导致的冲击韧性偏低、屈强比偏高的问题，同时尽可能避免拉伸强度和屈服强度的损失。

本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现：

一种低合金高强度钢的二次淬火热处理方法，第一次淬火温度高于Ac3温度，使其完全奥氏体化；二次淬火温度在Ac1-Ac3温度之间；最后再进行回火处理，以获得马氏体/针状铁素体的复相组织。

其中Ac3温度为亚共析钢加热时，完全奥氏体化的温度；Ac1温度为钢加热时，开始形成奥氏体的温度。

在进行热处理时，热处理工艺流程为：将样品加热至900±10℃并保温30±10分钟，水淬至室温20—25摄氏度；随后再次加热至740℃～800℃，保温50±10分钟，水淬至室温20—25摄氏度；最后在650±10℃回火120±20min。

在升温时，选择自室温20—25摄氏度以每分钟10—15摄氏度的速度升温。

本发明的二次淬火热处理方法在改善Ni-Cu-Mo型低合金高强度钢性能中的应用。

Ni-Cu-Mo型低合金高强度钢化学组分如下：按照重量百分比计(wt％)，C≤0.017，Si为0.25～0.50，Mn为0.80～1.20，Cr≤0.30，Mo为0.25～0.50，Ni为1.00～1.30，Cu为0.50～0.80，Nb为0.015～0.045，N≤0.020，Al≤0.050，Fe为余量。

在进行应用时，通过改变二次淬火温度来改善Ni-Cu-Mo型低合金高强度钢性能。