一种低碳贝氏体钢的新型球化退火方法与流程

本发明涉及碳含量≤0.30%的低碳贝氏体钢的球化退火工艺。

背景技术：

当今，制造行业对制造精度、效率和材料利用率的要求越来越高，并且目前对环境保护的要求也在不断提高，这使得冷锻技术的应用越来越广；因此，冷锻用钢的使用将是今后的一个发展趋势。冷锻用钢在进行冷锻变形之前都要进行球化退火，以获得良好的塑性和合适的硬度。

常用的传统球化退火方法有以下几种：

方法1，如图1所示，在稍低于Ac1的温度长时间保温使片状珠光体中的渗碳体片层逐渐球化，该方法对于低碳贝氏体钢进行球化退火后发现时间很长、球化效果较差；

方法2：如图2所示，采用淬火+高温回火的联合球化退火方法，钢材淬火后得到马氏体组织，然后通过高温回火使碳化物球化，该方法操作工序较多，能源消耗大，成本较高，并且还会出现淬火开裂和变形大的问题；

方法3：如图3所示，为等温球化退火，在等温球化退火方法中，先要将钢加热到Ac1至Ac3之间的温度（T1）进行较短时间保温，然后再快冷到较低的温度（T2）进行保温，球化是在T2的温度保温过程中形成的。要求从高温段（T1）冷到要进行保温的低温段（T2）时要快冷，由于钢材装炉量大，这在生产中很难实现。采用该方法对低碳贝氏体钢进行球化退火后球化效果差；

方法4：如图4所示的循环球化退火方法，该方法是在Ac1至Ar1附近的温度区间加热、冷却往复地进行三至四个周期，促使片状珠光体经历几次溶解-析出的往复过程，使碳化物球化。该方法不仅生产周期长，而且在狭窄的温度区间往复调整炉温，生产操作不方便，难控制。

传统的球化退火方法，不管是哪一种方法，都是先加热到较高的温度，使片状珠光体先部分溶解，然后再在较低的温度进行保温后缓慢冷却。

从实际生产结果来看，采用传统的球化退火方法对低碳贝氏体钢进行球化退火时，控制困难，退火后质量不稳定，球化效果差。

技术实现要素：

本发明针对低碳贝氏体钢的组织转变规律，通过试验和研究开发出一种简便、稳定、高效且便于操作的球化退火方法。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种低碳贝氏体钢的新型球化退火方法，先参考钢的TTT曲线将钢加热到较低的温度（T3）进行保温，使钢中的残余奥氏体充分转变为铁素体和碳化物，然后再加热到较高的温度T4进行保温，使碳化物颗粒析出并逐渐长大成球状，最终得到球状碳化物+铁素体的球化组织，然后空冷或缓冷到室温。以上温度T3为350℃～550℃或者570℃～660℃，低温段保温时间为3-8小时；T4为670℃～770℃，高温段保温时间为8-20小时，T3与T4之间的升温速度不限，钢中碳含量≤0.3wt%。

退火后钢中的球状珠光体含量≥90%。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明针对碳含量≤0.3wt%的低碳贝氏体钢的特性，经过研究和试验，针对性地设计了相应的退火工艺，能够稳定退火后的质量，提高球化效果，克服了现有技术中低碳贝氏体钢退火过程控制困难的缺点。采用本发明的退火工艺，低碳贝氏体钢退火后的球状珠光体含量在90%以上。

附图说明

图1为传统球化退火方式之一；

图2为传统球化退火方式之二；

图3为传统球化退火方式之三；

图4为传统球化退火方式之四；

图5为本发明低碳贝氏体钢的退火方法示意图；

图6为本发明实施例1钢进行球化退火后的组织；

图7为本发明实施例2钢进行球化退火后的组织；

图8为本发明实施例3钢进行球化退火后的组织；

图9为传统的球化退火方法实施例1钢进行球化退火后的组织；

图10为传统的球化退火方法实施例1钢进行球化退火后的组织。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1： 钢种1成分为：C：0.18%，Si：0.12%，Mn：0.76%，P：0.013%，S：0.032%，Cr：0.82%，Ni：1.59%，Cu：0.01%，Mo：0.30%，Al：0.032%，余量为Fe及不可避免的杂质元素。钢种1按该发明的方法，先加热到350℃-500℃保温3-6小时后，再加热到670℃-750℃保温10-20小时，然后空冷，得到的退火组织球状珠光体含量约为96%（如图6所示）。

实施例2：钢种2成分为：C：0.17%，Si：0.08%，Mn：0.81%，P：0.018%，S：0.027%，Cr：0.87%，Ni：1.61%，Cu：0.01%，Mo：0.35%，Al：0.029%，余量为Fe及不可避免的杂质元素。钢种2按该发明的方法，先加热到590℃-660℃保温4-8小时后，再加热到680℃-750℃保温10-20小时，然后空冷，得到的退火组织球状珠光体含量约为93%（如图7所示）。

实施例3：钢种3成分为：C：0.23%，Si：0.23%，Mn：1.26%，P：0.015%，S：0.003%，Cr：0.52%，Ni：0.98%，Cu：0.10%，Mo：0.55%，Al：0.031%，余量为Fe及不可避免的杂质元素。钢种3按该发明的方法，先加热到380℃-520℃保温3-6小时后，再加热到670℃-750℃，保温12-20小时，然后空冷，得到的退火组织球状珠光体含量为100%（如图8所示）。

实施例4：传统的球化退火方法实施例。钢种1成分为：C：0.18%，Si：0.12%，Mn：0.76%，P：0.013%，S：0.032%，Cr：0.82%，Ni：1.59%，Cu：0.01%，Mo：0.30%，Al：0.032%，余量为Fe及不可避免的杂质元素。钢种1按照传统球化退火方法中的“等温球化退火”方法（如图3）进行退火，T1=760℃，t1=4小时；T2=640℃，t2=11小时，保温后炉冷到610℃，然后出炉空冷到室温。得到的退火组织球状珠光体含量约60%（如图9所示）。

实施例5：传统的球化退火方法实施例。钢种1成分为：C：0.18%，Si：0.12%，Mn：0.76%，P：0.013%，S：0.032%，Cr：0.82%，Ni：1.59%，Cu：0.01%，Mo：0.30%，Al：0.032%，余量为Fe及不可避免的杂质元素。钢种1按传统球化退火方法中的“等温球化退火”方法（如图3）进行退火，T1=740℃，t1=4小时；T2=690℃，t2=5小时，保温后炉冷到530℃，然后出炉空冷到室温。得到的退火组织球状珠光体含量约20%（如图10所示）。

综上，针对碳含量小于0.24wt%的低碳贝氏体钢，采用本发明进行球化退火，提高了退火工艺的可控性和质量，退火后珠光体含量在90%以上，最高达到了100%。

除上述实施例外，本发明还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本发明权利要求的保护范围之内。