一种大型锻件细化晶粒的热处理工艺的制作方法

本发明属于锻件热处理技术领域，具体为一种大型锻件细化晶粒的热处理工艺。

背景技术：

大型锻件因锻造加热、锻造不充分、锻造压力不足、锻造压下量不足等原因，在锻造过程中极易形成粗大的晶粒，造成晶粒粗大、混晶等现象，给工件的力学性能和后续加工性能造成不良影响，严重的将导致工件报废，带来巨大的经济损失。

大型锻件出现粗大晶粒，只有通过热处理来改善。现有技术采用的热处理工艺，不能将锻坯中的晶粒进行细化，无法明显的改善和提高锻件的力学性能。

技术实现要素：

本发明的目的就是针对上述存在的缺陷而提供一种大型锻件细化晶粒的热处理工艺。该工艺针对大型低合金高强度钢锻件，通过对粗大晶粒的锻件实施三次热处理，有效改善锻件的粗大组织，细化晶粒，提高低合金高强度钢锻件的力学性能和无损检测合格率。

本发明的一种大型锻件细化晶粒的热处理工艺技术方案为，将锻坯端后控冷后，进行三次热处理工艺。

所述的一种大型锻件细化晶粒的热处理工艺，包括以下步骤：

（1）对锻坯实施锻后控冷：具体为将锻坯空冷至300℃以下；

（2）将空冷至300℃以下的锻坯入炉，进行锻后第一次热处理：正火；

（3）将经过锻后第一次热处理的锻坯入炉，进行第二次热处理：淬火；

（4） 将经过锻后第二次热处理的锻坯入炉，进行第三次热处理：正火+回火。

正火具体为：将空冷至300℃以下的锻坯入炉后，以≤150℃/h的升温速率升温至完全奥氏体化，推荐温度为：Ac3+（50-100）℃，保温t1时间后，经风冷+喷雾降温至300±10℃。

Ac3是亚共析钢，即含碳量＜0.77%wt的钢，在加热时铁素体转变成奥氏体的起始温度，是亚共析钢的一个临界温度。

t1=k×D，其中，k为系数，取值0.8-1.5，单位：分/毫米；D为工件有效厚度，单位：毫米。

步骤（3）中，淬火具体为：将经过锻后第一次热处理的锻坯入炉后，以≤150℃/h的升温速率升温至完全奥氏体化，推荐温度为：Ac3+（30-50）℃，保温t2时间后，经水冷降温至≤200℃。

t2=k×D，其中，k为系数，取值0.8-1.5，单位：分/毫米；D为工件有效厚度，单位：毫米。

步骤（4）中，正火回火具体为：将经过锻后第二次热处理的锻坯入炉后，以≤150℃/h的升温速率升温至完全奥氏体化，推荐温度为：Ac3+（30-80）℃，保温t3时间后，经风冷加喷雾降温至300±10℃后继续空冷降温；然后从温度≤300℃以≤150℃/h的升温速率升温至550±10℃，保温t4时间后，空冷降温。

t3=k×D，t4=k×D，其中，k为系数，取值0.8-1.5，单位：分/毫米；D为工件有效厚度，单位：毫米。

本发明的有益效果为：该工艺针对大型低合金高强度钢锻件，通过对粗大晶粒的锻件实施三次热处理，可以有效改善大型锻件因锻造加热、锻造不充分、锻造压力不足、锻造压下量不足等原因造成的晶粒粗大、混晶等现象，细化晶粒，改善大型锻件的显微组织和力学性能，提高低合金高强度钢锻件的无损检测合格率。

附图说明：

图1所示为本发明的第一次热处理正火工艺曲线；

图2所示为本发明的第二次热处理淬火工艺曲线；

图3所示为本发明的第三次热处理正火+回火工艺曲线；

图4所示为实施例1第一次热处理工艺曲线；

图5所示为实施例1第二次热处理工艺曲线；

图6所示为实施例1第三次热处理工艺曲线。

具体实施方式：

为了更好地理解本发明，下面用具体实例来详细说明本发明的技术方案，但是本发明并不局限于此。

实施例1

对材质为Q345B的毛坯尺寸为Φ3500/Φ700×350（单位：毫米）的工件，锻后Φ3480/Φ680×330的锻坯通过实施锻后正火、淬火和正火回火处理，包括以下步骤：

（1）对锻坯实施锻后控冷：具体为将锻坯空冷至300℃以下；

（2）将空冷至300℃以下的锻坯入炉，进行锻后第一次热处理：正火，将空冷至300℃以下的锻坯入炉后，以≤150℃/h的升温速率升温至930±10℃，保温7h后，经风冷+喷雾降温至300±10℃后继续空冷。请见说明书附图图1。

（3）将经过锻后第一次热处理的锻坯入炉，进行第二次热处理：淬火，将经过锻后第一次热处理的锻坯入炉后，以≤150℃/h的升温速率升温至900±10℃，保温6h后，经水冷降温至≤200℃。请见说明书附图图2。

（4） 将经过锻后第二次热处理的锻坯入炉，进行第三次热处理：正火+回火，将经过锻后第二次热处理的锻坯入炉后，以≤150℃/h的升温速率升温至900±10℃，保温6.5h后，经风冷加喷雾降温至300±10℃后继续空冷降温；然后从温度≤300℃以≤150℃/h的升温速率升温至550±10℃，保温9.5h后，空冷降温。请见说明书附图图3。

经本体取样，检测其拉伸性能和室温冲击性能，完全满足客户要求。本体取样，力学性能结果如表1所示：

表1

工件粗车后，经超声波检测，未发现超标缺陷和明显的晶粒粗大的草状波，超声检测合格。