[发明专利]一种中碳锰钢两相区亚温正火细化组织的热处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及钢铁冶金行业中大型碳锰钢锻材的热处理方法，尤其是指中碳锰钢锻材的热处理方法。中碳锰钢经过两相区亚温正火热处理后，晶粒明显细化、塑性和韧性显著提高。

背景技术

国内外中碳锰钢大型锻材锻造完毕后均进行Ac3+30～50℃完全奥氏体化温度正火处理，如070M55中碳锰钢根据BS970-1983标准采用840℃完全奥氏体化保温后空冷的热处理方法。这种方法在热处理过程中，特别是大型锻材由于保温时间过长，会导致晶粒长大，并且易产生网状组织、粗晶或者混晶等现象，使中碳锰钢力学性能下降并且不稳定，无法满足相关标准要求或用户要求。因此开发一种在Ac3线附近的亚温正火细化热处理方法，可显著细化晶粒，消除铁素体网状组织、粗晶或者混晶等现象，特别是塑性和韧性得到明显提高，突破中碳锰钢不能作为中大型锻材使用的瓶颈，使中碳锰钢可作为大型锻材的使用，因此具有重要的意义。

发明内容

本发明目的在于克服上述中碳锰钢常规热处理工艺存在的不足，提供一种中碳锰钢两相区亚温正火细化组织的热处理方法，旨在解决热处理过程中出现网状组织、粗晶或者混晶等现象而导致中碳锰钢力学性能下降，而采用本发明的热处理方法，可显著细化晶粒，消除网状组织、粗晶或者混晶等现象，特别是塑性和韧性得到明显提高，从而提高力学性能。

本发明的技术方案是：一种中碳锰钢两相区亚温正火细化组织的热处理方法，该方法步骤的具体过程如下：

首先，以≤80℃/小时升温速度加热到稍低于Ac3线温度(即铁素体和奥氏体两相区的中上部的亚温区间)，按锻材的有效厚度或者直径以40-60mm/小时在此温度上保温。

随后，冷却至钢的Ac1线+20～30℃温度处(即靠近铁素体和奥氏体两相区的下限温度)保温，保温时间按锻材的厚度或者直径按25-35mm/小时计算，然后出炉空冷或风冷。。

本发明与现有技术相比具有如下的优点：

1)本发明采用在两相区采用亚温正火处理后可显著细化晶粒，消除网状组织、粗晶或者混晶等现象。

2)本发明能在保证高强度的同时，还可以达到良好的强韧性要求。

3)相比传统正火热处理方法，提高了钢的塑韧性，改善了力学性能。

附图说明

图1为本发明的中碳锰钢两相区亚温正火热处理正火工艺曲线。

图2为传统的070M55根据BS970-1983标准推荐的840℃正火处理后的微观组织照片。

图3为070M55中碳锰钢在810℃保温10h后炉冷至740℃保温12h再转空冷热处理后微观组织照片。

图4为070M55中碳锰钢在790℃保温10h后炉冷至740℃保温12h再转空冷热处理后微观组织照片。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。下面结合附图和实例对本发明作进一步的说明。

实施例一

一种中碳锰钢两相区亚温正火细化组织的热处理方法(新工艺1)，其热处理工艺过程如下：

首先将成份为C：0.55％、Si：0.3％、Mn：0.7％、Cr：0.20％、P0.020％、S0.015％、Ni：0.05、Mo0.05、Cu0.20的070M55中碳锰钢(规格为φ250-700mm)出口棒材锻材装入热处理炉中，以≤80℃/小时升温速度加热到810℃(即铁素体和奥氏体两相区的中上部的亚温区间)，并按锻材的厚度或者直径以55mm/小时在此温度上保温。随后随炉冷却至740℃(铁素体和奥氏体两相区的下限温度)保温，保温时间按锻材的厚度或者直径按30mm/小时计算，然后出炉空冷。新工艺1与常规正火工艺条件下检测的力学性能对比见表2中所示。

表1：两种热处理工艺下检测的力学性能(力学取样部位:距表面～12.5mm处)

实施例二

一种中碳锰钢两相区亚温正火细化组织的热处理方法(新工艺2)，其热处理工艺过程如下：