[发明专利]一种高碳钢的热处理方法及应用

说明书

本发明属于碳含量检测技术领域，具体涉及一种高碳钢的热处理方法及应用。该处理方法包括(1)在惰性气氛或真空状态下，将高碳钢加热至Acm温度以上10‑20℃，保温2‑3min；或，将高碳钢置于盐浴中加热至Acm温度以上10‑20℃，保温30‑60s；(2)然后淬火至室温，再将高碳钢置于500‑560℃下保温10‑20min，得到热处理后的高碳钢。该热处理方法可以使高碳钢表面的微观组织重新奥氏体化并重新相变，消除了因等温淬火中快速冷却且相变温度过低导致高碳钢表面出现的晶界铁素体，且在惰性气氛或真空状态下对高碳钢进行短时间保温处理可以避免产生新的脱碳，可以得到脱碳钢中脱碳层的真实深度。

技术领域

本发明属于碳含量检测技术领域，具体涉及一种高碳钢的热处理方法及应用。

背景技术

金相法因其方法简单，检测效率高而成为生产中最为常用的脱碳层检测方法。目前，国标GB/T224《钢的脱碳层深度测定法》的相关规定，金相法适用于具有退火或正火组织的钢种。金相法是根据碳化物含量相对基体的减少来区分的。使用金相法测量脱碳层深度时要从盘条表面测量至金相组织与基体相同的区域的位置的长度，以此长度作为总脱碳层深度。

正常的高碳钢盘条，其相变前冷速较低且相变温度较高，盘条表面发生相变时会因脱碳导致的碳含量不同形成不同于基体形态的金相组织，通过金相法可区分脱碳部分组织与基体组织的差异进而确定脱碳层深度。高碳钢盘条在进行铅浴或盐浴等温淬火热处理时，在由高温进入铅或盐液时，因相变前冷却快，如铅温或盐温较低，在盘条的表层就会因瞬间温度过低形成晶界贝氏体，该贝氏体以晶界铁素体为主，该铁素体主要是由于相变过程中碳原子的短程扩散形成的，在晶粒尺度的平均碳含量没有降低，仍与基体一致；该低温相变产生的晶界铁素体与因脱碳导致的晶界铁素体采用金相法在形貌上难以区分，容易导致脱碳层深度测量的偏差。盘条表层激冷相变生成的索氏体组织较内层索氏体硬度高，也难以用硬度法确定具体脱碳层深度。现有技术中如果要得到准确的脱碳层深度数据，可以采用电子探针直接测量碳含量，但是该方法对检测试样要求高，且电子探针设备的价格昂贵，不适合普及应用，进而导致脱碳层深度的检测成本变高。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中盘条表面形成晶界贝氏体与因脱碳形成的晶界铁素体在形貌上难以区分，导致脱碳层深度测量存在较大偏差等缺陷，从而提供了一种高碳钢的热处理方法及应用。

为此，本发明提供了以下技术方案。

本发明提供了一种高碳钢的热处理方法，包括以下步骤，

(1)在惰性气氛或真空状态下，将高碳钢加热至Acm温度以上10-20℃，保温2-3min；或，

将高碳钢置于盐浴中加热至Acm温度以上10-20℃，保温30-60s；

(2)然后淬火至100℃以下，再将高碳钢置于500-560℃下保温10-20min，冷却后得到热处理后的高碳钢。

其中，Acm是指渗碳体在奥氏体中溶解度曲线。

惰性气氛可以但不限于氮气，氮气纯度≥99.99％；真空状态中的真空度≤1×10^-3Pa。

所述热处理方法中，步骤(2)中，淬火的冷速为40-60K/s。

所述热处理方法中，采用淬火油进行所述淬火。其中，淬火油能够满足冷速即可。

所述高碳钢中碳的质量分数为0.82-1％。

所述高碳钢是经过等温淬火处理后的高碳钢。

本发明还提供了一种高碳钢脱碳层深度的测量方法，采用上述热处理方法对高碳钢进行热处理，然后采用金相法测定脱碳层厚度，即得。

本发明技术方案，具有如下优点：