专利名称：低碳铬硅锰低合金钢的热处理方法
技术领域：
本发明涉及低碳铬硅锰低合金钢的高强韧淬火-配分热处理方法。
背景技术：
低碳铬硅锰低合金钢主要应用于航空飞机轴、梁和起落架等以及航天火箭、原子能工业等关键承力构件，是最早商品化的一类低合金超高强度钢。低合金超高强度钢是在调质结构钢的基础上发展起来的，通过添加少量的合金元素，达到固溶强化并提高钢的淬透性和马氏体回火稳定性的目的。这类钢的合金元素总含量一般不高于5%，碳含量在 0. 25-0. 50%之间，热处理工艺一般为淬火后再进行回火处理。但是传统的热处理工艺不能兼顾高强度与良好塑韧性的要求若降低回火温度保持其抗拉强度1500-1600MPa左右，则塑性较低(延伸率仅3% -6%左右)、裂纹敏感性很高易发生低应力脆断；若提高回火温度可改善塑性(延伸率> 10%)，但强度大幅下降至lOOO-llOOMPa。为此，需要开发简便易行的不完全淬火-等温配分热处理新工艺，在保证适当塑性的前提下大幅提高该系列钢的拉伸强度，或者在保证高强度的同时显著改善塑性和韧性，从而实现高强度、高塑韧性的不同配合，同时改善该系列钢的氢脆敏感性和应力腐蚀抗力，适应海洋性气候等恶劣环境日益增长的高强度重要构件的性能需求。
发明内容
本发明是要解决现有传统的热处理工艺处理得到低碳铬硅锰低合金钢不能兼顾高强度与良好塑韧性的要求的问题，提供了低碳铬硅锰低合金钢的热处理方法，处理得到同时具备良好强度和较好的塑性的低碳铬硅锰低合金钢，达到较好的综合力学性能。本发明的第一种低碳铬硅锰低合金钢的热处理方法是通过以下步骤实现的将低碳铬硅锰低合金钢奥氏体化处理后，然后在低碳铬硅锰低合金钢的上马氏体点Ms以下 170-10°C的温度下进行等温淬火或者不完全淬火，保温6s M00s，再淬火至室温，即完成低碳铬硅锰低合金钢的热处理方法。本发明的第二种低碳铬硅锰低合金钢的热处理方法是通过以下步骤实现的一、 将低碳铬硅锰低合金钢奥氏体化处理后，然后在低碳铬硅锰低合金钢的上马氏体点Ms以下 170-10°C的温度下进行等温淬火或者不完全淬火，保温6s MOOs ；二、将经步骤一处理后的低碳铬硅锰低合金钢在轧+1001至轧-1001的温度区间内，等温配分热处理6s MOOs， 然后再淬火至室温，即完成低碳铬硅锰低合金钢的热处理方法。本发明所述的低碳铬硅锰低合金钢包括但并不仅限于30CrMnSi、30CrMnSiNi2、 30CrMnSiNi2A钢和其他低碳SiMn钢。本发明的低碳铬硅锰低合金钢奥氏体化处理中的奥氏体化温度为低碳铬硅锰低合金钢的Ara以上30°C 50°C，保温时间为IOs 1800s，其中Ac3为加热时铁素体全部转变为奥氏体终了温度。本发明的低碳铬硅锰低合金钢的上马氏体点Ms，针对某一特定的低碳铬硅锰低合金钢的上马氏体点Ms，是固定值的，且本领域技术人员根据公知常识很简单的就能够获得某低碳铬硅锰低合金钢的上马氏体点Ms。本发明针对商品化低碳铬锰硅系低合金钢提出的淬火-配分(Quenching and Partitioning，简称Q&P)工艺与传统淬火回火工艺不同，本发明的淬火-配分热处理工艺将低碳铬锰硅低合金钢奥氏体化后，先在低碳铬硅锰低合金钢的马氏体转变温度区间内进行等温淬火或者不完全淬火得到部分马氏体和未转变奥氏体，然后在(MS+100°C， Ms-IOO0C )的温度区间内保温，使碳从先形成马氏体向未转变奥氏体中扩散并使之稳定化， 最后淬火到室温，得到由低碳马氏体和富碳奥氏体组成的复相组织。相对于传统淬火回火工艺，本发明的淬火-配分热处理工艺能使马氏体钢在保持强度水平的前提下明显改善塑韧性。经本发明的低碳铬硅锰低合金钢的高强韧淬火-配分热处理方法处理后的低碳铬硅锰低合金钢的拉伸强度达1665MPa 2085MPa，塑性为9% 15%。在保证该系列钢种保持高强度的同时兼具一定的塑性，且综合力学性能比传统热处理工艺(淬火回火工艺) 显著提高，同时根据该系列钢种不同的含碳量和目标性能设计和优化的第一种热处理方法或者第二种热处理方法，获得不同的高强度、高塑韧性和优良的应力腐蚀抗力的配合，满足不同的性能需求。
图1为具体实施方式
四的热处理方法的工艺示意图；图2为具体实施方式
四中处理后的30CrMnSi钢的透射电镜明场像图片；图3为具体实施方式
四中处理后的30CrMnSi 钢的透射电镜暗场像图片；图4为具体实施方式
四中处理后的30CrMnSi钢的衍射斑点图； 图5为具体实施方式
九的热处理方法的工艺示意图。
具体实施例方式本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式
，还包括各具体实施方式
间的任意组合。
具体实施方式
一本实施方式第一种低碳铬硅锰低合金钢的热处理方法是通过以下步骤实现的将低碳铬硅锰低合金钢奥氏体化处理后，然后在低碳铬硅锰低合金钢的上马氏体点Ms以下170-10°C的温度下进行等温淬火或者不完全淬火，保温6s MOOs，再淬火至室温，即完成低碳铬硅锰低合金钢的热处理方法。本实施方式的低碳铬硅锰低合金钢的上马氏体点Ms，针对某一特定的低碳铬硅锰低合金钢的上马氏体点Ms，是固定值的，且本领域技术人员根据公知常识很简单的就能够获得某低碳铬硅锰低合金钢的上马氏体点Ms。本实施方式适用于30CrMnSi系列低碳铬锰硅系低合金超高强度钢的热处理。使用的钢种成分如下本实施方式的热处理工艺适用于30CrMnSi系列低碳铬锰硅系低合金超高强度钢的热处理。其中凡是满足下述表1中所列的成分的钢种均适用于本实施方式的热处理工艺表具体实施方式
一中热处理方法适用钢种的成分(Wt. % )
权利要求
1.低碳铬硅锰低合金钢的热处理方法，其特征在于低碳铬硅锰低合金钢的热处理方法是通过以下步骤实现的将低碳铬硅锰低合金钢奥氏体化处理后，然后在低碳铬硅锰低合金钢的上马氏体点Ms以下170-10°c的温度下进行等温淬火或者不完全淬火，保温6s MOOs，再淬火至室温，即完成低碳铬硅锰低合金钢的热处理方法。
2.根据权利要求1所述的低碳铬硅锰低合金钢的热处理方法，其特征在于所述的低碳铬硅锰低合金钢为30CrMnSi钢、30CrMnSiNi2钢或者30CrMnSiNi2A钢。
3.根据权利要求1所述的低碳铬硅锰低合金钢的热处理方法，其特征在于所述低碳铬硅锰低合金钢奥氏体化处理中的奥氏体化温度为低碳铬硅锰低合金钢的Ara以上30°C 50°C，保温时间为IOs 1800s，其中Ara为加热时铁素体全部转变为奥氏体终了温度。
4.低碳铬硅锰低合金钢的热处理方法，其特征在于低碳铬硅锰低合金钢的热处理方法是通过以下步骤实现的一、将低碳铬硅锰低合金钢奥氏体化处理后，然后在低碳铬硅锰低合金钢的上马氏体点Ms以下170-10°C的温度下进行等温淬火或者不完全淬火，保温6s 5400s ；二、将经步骤一处理后的低碳铬硅锰低合金钢在礼+1001至轧-1001的温度区间内，等温配分热处理6s MOOs，然后再淬火至室温，即完成低碳铬硅锰低合金钢的热处理方法。
5.根据权利要求4所述的低碳铬硅锰低合金钢的热处理方法，其特征在于所述的低碳铬硅猛低合金钢为30CrMnSi钢、30CrMnSiNi2钢或者30CrMnSiNi2A钢。
6.根据权利要求4所述的低碳铬硅锰低合金钢的热处理方法，其特征在于所述低碳铬硅锰低合金钢奥氏体化处理中的奥氏体化温度为低碳铬硅锰低合金钢的Ara以上30°C 50°C，保温时间为IOs 1800s，其中Ara为加热时铁素体全部转变为奥氏体终了温度。
全文摘要
低碳铬硅锰低合金钢的热处理方法，低碳铬硅锰低合金钢的高强韧淬火-配分热处理方法。是要解决现有传统的热处理工艺处理得到低碳铬硅锰低合金钢不能兼顾高强度与良好塑韧性的要求的问题。方法将低碳铬硅锰低合金钢奥氏体化处理后，然后在低碳铬硅锰低合金钢的上马氏体点Ms以下170-10℃的温度下进行等温淬火或者不完全淬火，保温6s～5400s，再淬火至室温，即完成。经本发明的低碳铬硅锰低合金钢的高强韧淬火-配分热处理方法处理后的低碳铬硅锰低合金钢的拉伸强度达1665MPa～2085MPa，塑性为9％～15％。在保证该系列钢种保持高强度的同时兼具一定的塑性，且综合力学性能比传统热处理工艺显著提高。
文档编号C21D1/20GK102560023SQ201210051590
公开日2012年7月11日 申请日期2012年3月1日 优先权日2012年3月1日
发明者刘勇, 吴韡剑, 朱景川, 来忠红, 陈凤 申请人:哈尔滨工业大学