一种中碳锰钢两相区亚温正火细化组织的热处理方法与流程

本发明涉及钢铁冶金行业中大型碳锰钢锻材的热处理方法，尤其是指中碳锰钢锻材的热处理方法。中碳锰钢经过两相区亚温正火热处理后，晶粒明显细化、塑性和韧性显著提高。

背景技术：

国内外中碳锰钢大型锻材锻造完毕后均进行ac3+30～50℃完全奥氏体化温度正火处理，如070m55中碳锰钢根据bs970-1983标准采用840℃完全奥氏体化保温后空冷的热处理方法。这种方法在热处理过程中，特别是大型锻材由于保温时间过长，会导致晶粒长大，并且易产生网状组织、粗晶或者混晶等现象，使中碳锰钢力学性能下降并且不稳定，无法满足相关标准要求或用户要求。因此开发一种在ac3线附近的亚温正火细化热处理方法，可显著细化晶粒，消除铁素体网状组织、粗晶或者混晶等现象，特别是塑性和韧性得到明显提高，突破中碳锰钢不能作为中大型锻材使用的瓶颈，使中碳锰钢可作为大型锻材的使用，因此具有重要的意义。

技术实现要素：

本发明目的在于克服上述中碳锰钢常规热处理工艺存在的不足，提供一种中碳锰钢两相区亚温正火细化组织的热处理方法，旨在解决热处理过程中出现网状组织、粗晶或者混晶等现象而导致中碳锰钢力学性能下降，而采用本发明的热处理方法，可显著细化晶粒，消除网状组织、粗晶或者混晶等现象，特别是塑性和韧性得到明显提高，从而提高力学性能。

本发明的技术方案是：一种中碳锰钢两相区亚温正火细化组织的热处理方法，该方法步骤的具体过程如下：

首先，以≤80℃/小时升温速度加热到稍低于ac3线温度(即铁素体和奥氏体两相区的中上部的亚温区间)，按锻材的有效厚度或者直径以40-60mm/小时在此温度上保温。

随后，冷却至钢的ac1线+20～30℃温度处(即靠近铁素体和奥氏体两相区的下限温度)保温，保温时间按锻材的厚度或者直径按25-35mm/小时计算，然后出炉空冷或风冷。。

本发明与现有技术相比具有如下的优点：

1)本发明采用在两相区采用亚温正火处理后可显著细化晶粒，消除网状组织、粗晶或者混晶等现象。

2)本发明能在保证高强度的同时，还可以达到良好的强韧性要求。

3)相比传统正火热处理方法，提高了钢的塑韧性，改善了力学性能。

附图说明

图1为本发明的中碳锰钢两相区亚温正火热处理正火工艺曲线。

图2为传统的070m55根据bs970-1983标准推荐的840℃正火处理后的微观组织照片。

图3为070m55中碳锰钢在810℃保温10h后炉冷至740℃保温12h再转空冷热处理后微观组织照片。

图4为070m55中碳锰钢在790℃保温10h后炉冷至740℃保温12h再转空冷热处理后微观组织照片。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。下面结合附图和实例对本发明作进一步的说明。

实施例一

一种中碳锰钢两相区亚温正火细化组织的热处理方法(新工艺1)，其热处理工艺过程如下：

首先将成份为c：0.55％、si：0.3％、mn：0.7％、cr：0.20％、p0.020％、s0.015％、ni：0.05、mo0.05、cu0.20的070m55中碳锰钢(规格为φ250-700mm)出口棒材锻材装入热处理炉中，以≤80℃/小时升温速度加热到810℃(即铁素体和奥氏体两相区的中上部的亚温区间)，并按锻材的厚度或者直径以55mm/小时在此温度上保温。随后随炉冷却至740℃(铁素体和奥氏体两相区的下限温度)保温，保温时间按锻材的厚度或者直径按30mm/小时计算，然后出炉空冷。新工艺1与常规正火工艺条件下检测的力学性能对比见表2中所示。

表1：两种热处理工艺下检测的力学性能(力学取样部位:距表面～12.5mm处)

实施例二

一种中碳锰钢两相区亚温正火细化组织的热处理方法(新工艺2)，其热处理工艺过程如下：

首先将成份为c：0.55％、si：0.3％、mn：0.7％、cr：0.20％、p0.020％、s0.015％、ni：0.05、mo0.05、cu0.20的070m55中碳锰钢(规格为φ250-700mm)出口棒材锻材装入热处理炉中，以≤80℃/小时升温速度加热到790℃(即铁素体和奥氏体两相区的中上部的亚温区间)，并按锻材的厚度或者直径以50mm/小时在此温度上保温。随后，随炉冷却至740℃(铁素体和奥氏体两相区的下限温度)保温，保温时间按锻材的厚度或者直径按25mm/小时计算，然后出炉空冷。新工艺2与常规正火工艺条件下检测的力学性能对比见表2中所示。

表2：两种热处理工艺条件下检测的力学性能(力学取样部位:距表面～12.5mm处)

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种中碳锰钢锻材细化组织的热处理方法。目前市场上对中碳锰钢锻材细化组织的常规方法是采用在Ac3+30～50℃正火的热处理，如070M55中碳锰钢锻材根据BS970‑1983标准采用840℃正火处理，实施后因晶粒粗大和网状组织出现导致锻材的塑性和韧性指标难以达到标准要求。本发明采用的正火方法是首先以≤80℃/h升温速度加热到稍低于钢的Ac3线亚温区间，即铁素体和奥氏体两相区上限温度，保温时间按40‑60mm/h进行，随后随炉冷却至钢的Ac1线+20～30℃温度处，即铁素体和奥氏体两相区下限温度保温，保温时间按25‑35mm/h进行，然后出炉空冷。其特点是可显著细化晶粒，消除铁素体网状和粗晶等缺陷，从而提高中碳锰钢的塑性和韧性等力学性能指标。

技术研发人员：马陶然;刘建军;陈建兵
受保护的技术使用者：湖北东舟重工科技股份有限公司
技术研发日：2017.04.24
技术公布日：2017.08.29