[发明专利]一种大型锻件的周期性去氢退火方法

说明书

本发明属于锻后热处理领域，具体涉及一种大型锻件的周期性去氢退火方法。该方法包括：将正火处理后的锻件升温至650‑700℃，均温后进行周期性去氢退火，所述周期性去氢退火包括循环进行如下处理：在650‑700℃保温、冷却至550‑580℃、在550‑580℃保温以及升温至650‑700℃；所述周期性去氢退火的总时间H满足：H＝D/10×η。该方法是采用在氢扩散温度范围内的周期性等温，利用周期性的温度起伏使氢的溶解度随温度变化，促进氢的脱溶、聚积和扩散，增大氢扩散压力，加速扩氢过程，能在较短的时间内将氢的含量降到合理水平，或在相同的时间内将氢含量降到更低的水平，从而从根本上防止了白点的产生。

技术领域

本发明属于锻件的锻后热处理领域，具体涉及一种大型锻件的周期性去氢退火方法。

背景技术

氢气在炉气中的分压力很低，大气中氢的分压力为0.053Pa。因此，钢中的氢主要是由炉气中的水蒸气的分压力来决定的。氢进入钢液的主要途径是：通过废钢表面的铁锈(zFeO·rFe₃O₄·2H₂O)；铁合金中的氢气；增碳剂、脱氧剂、覆盖剂、保温剂、造渣剂(Ca(OH)₂)；未烤干的钢包、中间包、中注管、汤道；钢锭模的喷涂料，以及大气中的水分与钢水或炉渣作用而进入钢中。

根据Fe-H相图，氢在钢中溶解度极小，在α-Fe中比γ-Fe中的溶解度更小，这促进氢的扩散溢出。一般认为，氢溶解于钢中使钢失去韧性，过饱和的氢在钢中的显微孔隙中造成分子氢的压强，形成氢气时，体积急剧膨胀，聚集在一起，成为一个气泡，撑开孔隙，即形成白点。因此，氢是产生白点的“元凶”。这时若存在内应力，将协助氢撑开孔隙，形成脆性裂缝。因此，内应力是产生白点的“帮凶”。因此，大型锻件锻造完成后一般都是热装炉进行正火+扩氢退火处理，将锻件的氢含量降到足够低的水平，避免产生白点。尽管近年来，双真空的高纯钢锭普及，钢水的氢含量大为减少，但对于大型锻件而言，氢的扩散距离长，内应力大，内部更易产生偏析而产生夹杂集聚，氢致白点仍是大型锻件报废的主要原因之一。

氢致白点是锻件的致命缺陷，只要出现白点，锻件将被直接报废处理。对于大型锻件而言，单重大，价值高，单件数十万元，甚至数百万元，而一次热处理装入数件或数十件，价值数百万元，甚至数千万元，对扩氢过程的控制管理已经成为锻件质量控制的重要环节。

授权公告号为CN103014259A的中国发明专利申请了一种锻件材的锻后扩氢退火方法，此专利的特点是将传统工艺的一次扩氢退火改为两次扩氢退火，中间增加了一次过冷，有利氢的析出，从而加速扩氢过程。该方法需要过冷，并将过冷后的锻件升温到氢扩散温度范围，耗时较长，脱氢效率仍有待改善。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大型锻件的周期性去氢退火方法，能在较短的时间内将氢的含量降到合理水平，或在相同的时间内将氢含量降到更低的水平，从根本上防止白点的产生。

为实现上述目的，本发明的大型锻件的周期性去氢退火方法的技术方案是：

一种大型锻件的周期性去氢退火方法，包括以下步骤：将正火处理后的锻件升温至650-700℃，均温后进行周期性去氢退火，所述周期性去氢退火包括循环进行如下处理：在650-700℃保温、冷却至550-580℃、在550-580℃保温以及升温至650-700℃；

所述周期性去氢退火的总时间H满足：H＝D/10×η；

式中，D为锻件的最大截面当量尺寸，mm；η为系数，取0.95-1.3。

本发明的大型锻件的周期性去氢退火方法，主要是采用在氢扩散温度范围内的周期性等温，利用周期性的温度起伏使氢的溶解度随温度变化，促进氢的脱溶、聚积和扩散，增大氢扩散压力，加速扩氢过程，能在较短的时间内将氢的含量降到合理水平，或在相同的时间内将氢含量降到更低的水平，从而从根本上防止了白点的产生。