[发明专利]一种细化20CrMoA锻件奥氏体晶粒度的方法

说明书

本发明涉及一种细化20CrMoA锻件奥氏体晶粒度的方法，其工艺如下：(1)锻件入980±10℃的高温炉，极快速升温，于960‑970℃短时间均温；(2)出炉空冷至700±10℃并入炉等温保持30±10min；(3)炉温再次快速升温至960‑970℃，并短时间均温；(4)锻件出炉空冷至650‑680℃并入炉等温保持，获得平衡组织P+F；(5)出炉空冷至室温即可。本发明工艺引入快速双重形核细化概念，可以获得均匀细小平衡组织，晶粒长大敏感性以及组织遗传特征极弱，模拟渗碳淬火热处理晶粒长大检测时，可以获得极细小的奥氏体晶粒度。

技术领域

本发明属于金属材料热处理技术领域，具体涉及一种细化20CrMoA锻件奥氏体晶粒度的方法。

背景技术

20CrMoA合金钢淬透性较高，无回火脆性，焊接性相当好，形成冷裂的倾向很小，可切削性及冷应变塑性良好。一般在调质或渗碳淬火状态下使用，用于制造在非腐蚀性介质及工作温度低于250℃、含有氮氢混合物的介质中工作的高压管及各种紧固件、较高级的渗碳零件，如齿轮、轴等。

20CrMoA作为一种常用齿轮渗碳钢，其Mn含量较高，所以其晶粒长大敏感性较大。评估锻件在后续渗碳淬火热处理中晶粒的长大倾向，常将正火回火后的锻件态样品加热至930℃保温数小时后淬火来检测晶粒度，以确定该锻件能否满足最终渗碳淬火热处理的晶粒度要求。

通常锻件的锻后热处理采用正火加高温回火，20CrMoA的正火温度为920-940℃，保温规则为100mm控制界面奥氏体化保温2h，高温回火采用650-680℃保温数小时。采用上述工艺路线的锻件，进行930℃奥氏体晶粒度检测时常发现混晶问题，呈现大晶粒与细小晶粒混合样貌。

发明内容

本发明主要提供了一种细化20CrMoA锻件奥氏体晶粒度的方法，引入双重形核细化概念，可以获得均匀细小平衡组织，晶粒长大敏感性以及组织遗传特征极弱，模拟渗碳淬火热处理晶粒长大检测时，可以获得极细小的奥氏体晶粒度。其技术方案如下：

一种细化20CrMoA锻件奥氏体晶粒度的方法，包括以下步骤：

(1)锻件入980±10℃的高温炉，极快速升温，提高形核率，将获得细小的起始奥氏体晶粒度，于960-970℃短时间均温，均温时间按照锻件截面100mm保温0.5h计算，有利于合金成分、碳化物等的迁移均匀性，减小孤立大晶粒度概率；

(2)出炉空冷至700±10℃并入炉等温保持30±10min，将获得F+P+A的三相组织且部分奥氏体向F+P组织转变；

(3)炉温再次快速升温至960-970℃，将使700℃等温阶段的F+P重新形核分裂细化，此时组织形态为A+大量细小的形核点，然后短时间均温，均温时间按照锻件截面100mm保温0.5h计算；

(4)锻件出炉空冷至650-680℃并入炉等温保持，保温时间按照锻件截面100mm保温1.2h计算，获得平衡组织P+F，为最终渗碳淬火热处理做好平衡组织准备；

(5)出炉空冷至室温即可，实际铁素体晶粒度可以达到8级。

优选的，步骤(1)中锻件极快速升温后获得细小的起始奥氏体晶粒度，达到10级。

优选的，步骤(3)中炉温快速升温速率为200-300℃/h。

优选的，步骤(3)中锻件均温前晶粒度为11级，均温后晶粒度为8级。

优选的，步骤(4)中获得的平衡组织P+F中F含量为70-80％。

优选的，将经细化后的20CrMoA锻件加热至930℃保温5小时淬火来检测材质奥氏体晶粒度，其晶粒度为9级，晶粒分布均匀且细小。

采用上述方案，本发明具有以下优点：