[发明专利]一种提高调质态低合金粒状贝氏体钢冲击韧性的方法

说明书

本发明属于钢铁材料热处理领域，特别是一种提高调质态低合金粒状贝氏体钢冲击韧性的方法，适应于解决调质态的低合金粒状贝氏体钢件直接进行高温回火时，低温冲击韧性偏低且不稳定问题。本发明在传统的淬火、高温回火热处理之间添加一道预备处理(即深冷处理或者150～550℃之间的中低温预回火处理)，消除淬火态粒状贝氏体钢中的残余奥氏体，然后按照原有的或者经适当调整的高温回火热处理工艺进行回火处理，进而实现提高调质态的低合金粒状贝氏体钢的低温韧性，且不降低材料强度的目的。本发明工艺简单，操作易于实现，且适应范围广。

技术领域

本发明属于钢铁材料热处理领域，特别是一种提高调质态低合金粒状贝氏体钢冲击韧性的方法。

背景技术

低合金粒状贝氏体钢具有较好的强韧性以及优异抗氢脆性能，被广泛应用于核电缸体，大型加氢反应器以及某些对材料强度、低温韧性以及耐高温性能有较高要求的部件上。在传统工业应用条件下，这些低合金粒状贝氏体钢件的标准热处理工艺为淬火+高温回火。淬火后得到粒状贝氏体+少量残余奥氏体组织(或存在一定的马氏体组织)，而后直接进行适当的高温回火处理，使材料的强度和塑韧性得到较好的匹配。

然而，对于实际生产的低合金粒状贝氏体钢件，由于宏微观成分的分布不均或者热处理过程中淬火冷却能力不足，使得淬火组织中获得一定含量的富集碳等合金元素的残余奥氏体。若将对含有较多残余奥氏体的淬火组织直接进行高温回火时，容易生产较粗大的碳化物或碳化物团，严重危害低合金粒状贝氏体钢件的低温冲击韧性。

因此，在淬火组织一定的情况下，如何通过简单的处理方法，优化残余奥氏体的高温分解产物，提高低合金粒状贝氏体钢件的低温冲击韧性，成为众多研究和实际生产关注的热点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高调质态低合金粒状贝氏体钢冲击韧性的方法，在尽量不增加或者少量增加生产成本的前提下，不改变钢件合金成分或较大幅度地改动原调质热处理工艺，仅通过在淬火热处理和高温热处理之间增加一道预备处理，来消除钢中残余奥氏体，避免高温回火后残余奥氏体直接分解成铁素体+粗大的碳化物或碳化物团，进而使低合金粒状贝氏体钢的强韧性得到有效提高。

本发明的技术方案是：

一种提高调质态低合金粒状贝氏体钢冲击韧性的方法，该方法包括以下步骤：

(1)将低合金粒状贝氏体钢件按照原有的淬火热处理工艺进行淬火处理；

(2)淬火完成后，进行深冷处理，或者将钢件在150～550℃范围内保温，进行中低温回火处理，保温结束后冷却至室温，消除粒状贝氏体钢中全部或部分的残余奥氏体；

(3)将预处理后的低合金粒状贝氏体钢件进行高温回火处理，高温回火处理按照原有的常规高温回火工艺或进行调整。

所述的提高调质态低合金粒状贝氏体钢冲击韧性的方法，低合金粒状贝氏体钢为：合金元素含量不超过5wt.％的低合金Cr-Mo或Cr-Mo-V钢；或者，合金元素含量不超过5wt.％的Ni-Cr系、Mn-Mo-Ni系、Si-Mn系、Si-Mn-Mo系、Cr-Mn-Si系、Cr-Mn-Mo系或Cr-Ni-Mo系钢。

所述的提高调质态低合金粒状贝氏体钢冲击韧性的方法，按重量百分比计，低合金粒状贝氏体钢合金元素主要包含：C≤0.50％、Mn≤1.5％、Cr≤4％、Mo≤1.5％、V≤0.5％以及微量合金元素Nb、Ti、B之一种或两种以上，合金元素的质量分数总和不超过5％。

所述的提高调质态低合金粒状贝氏体钢冲击韧性的方法，步骤1)获得的淬火组织为：粒状贝氏体组织；或以粒状贝氏体组织为主，并含有其它类型的贝氏体或马氏体组织。

所述的提高调质态低合金粒状贝氏体钢冲击韧性的方法，步骤(2)的深冷处理，深冷处理温度要求低于残余奥氏体向马氏体相变的转变温度，控制保温时间，尽量消除低合金粒状贝氏体钢淬火态组织中的残余奥氏体。