一种降低大规格40Cr10Si2Mo气阀钢网状碳化物级别的热处理方法与流程

本发明属于气阀钢热处理，尤其涉及一种降低大规格40cr10si2mo气阀钢网状碳化物级别的热处理方法。

背景技术：

1、汽车发动机进气阀通常需要在高温、高压、腐蚀环境下进行高频率的往复运动。因此，进气阀用材料气阀钢要求具有良好的高温抗拉强度、高温屈服强度、高温抗氧化性、焊接性能、耐磨性及冷加工性能。目前，40cr10si2mo是汽车发动机进气阀用量较大的材料。

2、碳化物作为马氏体气阀钢40cr10si2mo的重要组成相，颗粒细小且分布均匀的碳化物可提高材料的加工性能及使用寿命，但在实际生产过程中，大规格的马氏体气阀钢40cr10si2mo在轧制时，由于终轧温度高，冷却较缓慢，目前轧制生产过程中所采用的控轧控冷方式难以对大规格盘条芯部进行有效快速降至目标温度，奥氏体中碳的溶解度随着温度的下降而降低，便会致使二次碳化物开始在晶界处析出且呈网状分布，其结果将导致材料的脆性增加，降低材料的性能，限制材料的应用。因此，网状碳化物的控制已成为马氏体气阀钢生产控制的重要指标之一。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决当前领域内大规格40cr10si2mo气阀钢在无控冷手段或者控冷手段能力不足而造成其网状碳化物级别过高的技术问题，本发明提供了一种降低大规格40cr10si2mo气阀钢网状碳化物级别的热处理方法。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、一种降低大规格40cr10si2mo气阀钢网状碳化物级别的热处理方法，所述的热处理方法是将40cr10si2mo气阀钢的轧件先经淬火处理，再进行退火处理；淬火温度为1050±10℃，淬火保温后水冷，得到目标钢料40cr10si2mo钢。本发明通过增加在1050℃±10℃淬火的阶段处理，将二次碳化物重新融入基体，并通过快速水冷，使其快速通过网状碳化物析出区间，有效减少网状碳化物析出。

4、优选的，所述的热处理方法包括40cr10si2mo气阀钢坯料轧制→淬火处理→球化退火处理，具体包括如下步骤：

5、(1)将40cr10si2mo钢坯料进行轧制，得到轧件；

6、(2)轧件进行淬火处理，淬火温度为1050±10℃，淬火保温后水冷；通过1050℃±10℃淬火，将二次碳化物重新融入基体，并通过快速水冷，使其快速通过网状碳化物析出区间，减少网状碳化物析出；

7、(3)水冷后处理件进行球化退火处理，随后炉冷，得到目标钢料40cr10si2mo钢。

8、优选的，所述步骤(1)中轧制预热段温度≤800℃，加热一段温度1000-1060℃，加热二段温度1080-1140℃，均热段温度1160-1180℃。

9、优选的，所述步骤(1)中轧制总在炉时间2-3h，更优选预热段30-60min，加热一段30-40min，加热二段30-40min，均热段30-40min。

10、优选的，所述步骤(1)中轧件的断面在φ15-19mm。

11、优选的，所述步骤(1)中轧制后3h内进行热装淬火处理。

12、优选的，所述步骤(2)中淬火保温时间为1-2h。更优选淬火液为水。

13、优选的，所述步骤(2)中淬火水冷后的钢温控制在350-700℃。更优选为350-650℃。更优选的水冷时间为20-35s。水冷速度不宜过快，水冷后温度不能过低，需控制在合适温度，防止马氏体相变所产生的相变应力以及热应力产生相互作用下产生应力裂纹，进一步保证钢料质量和性能。

14、优选的，所述步骤(2)中水冷用水温度控制在50-60℃，避免水温过低导致盘条料产生应力裂纹。

15、优选的，所述步骤(3)中淬火水冷处理后至球化退火处理装炉的传搁时间≤2h。通过在2小时内热送装炉退火，能够有效的降低盘条纵裂倾向，进一步提升钢料质量。

16、优选的，所述步骤(3)中退火保温工艺为880±10℃，保温10h。更优选的退火保温温度为880℃。

17、优选的，所述40cr10si2mo钢的成分以质量分数记包括：c：0.35-0.45％；si：1.90-2.60％；mn：≤0.70％；p：≤0.035％；s：≤0.030％；cr：9.00-10.50％；mo：0.70-0.90％；cu：≤0.30％；ni：≤0.60％，其余为铁和不可避免的残余杂质元素。

18、更优选的，热处理方法具体包括如下：

19、(1)所述轧制加热：预热段温度≤800℃，加热一段温度1000-1060℃，加热二段温度1080-1140℃，均热段温度1160-1180℃，总在炉时间2-3h；

20、(2)轧后3h内进行热装淬火；

21、(3)淬火温度为1050±10℃，保温时间为1h，淬火保温后水冷20-35s，水冷后钢温控制在350-700℃；

22、水淬的水温优选控制在50-60℃，水冷时间优选为20-35s；

23、(4)球化退火处理先将温度升至880±10℃保温10h，随后以一定速率冷却；

24、淬火处理后至退火装炉的传搁时间优选≤2h。

25、(5)本发明所述的轧制后的轧件盘圆直径在φ15-19mm；

26、(8)水淬后的钢温控制在350-700℃。

27、本发明经上述热处理方法处理后得到的大规格40cr10si2mo气阀钢，其网状碳化物级别≤2.0级。

28、与现有技术相比，本发明的有益效果是：为解决大规格40cr10si2mo气阀钢在轧制过程中无冷却手段或者冷却能力不足而造成其网状碳化物级别过高问题，本发明提供了一种降低大规格40cr10si2mo气阀钢网状碳化物级别的热处理方法，其生产工艺包括40cr10si2mo气阀钢盘条轧制→淬火处理→球化退火处理，通过1050℃±10℃淬火，将二次碳化物重新融入基体，并通过快速水冷，使其快速通过网状碳化物析出区间，减少网状碳化物析出，同时水冷后温度不能过低，需控制在350-700℃，防止马氏体相变所产生的相变应力以及热应力产生相互作用下产生应力裂纹，再通过2小时内热送装炉退火，有效的降低盘条纵裂倾向，并且本发明能有效的控制大规格40cr10si2mo气阀钢网状碳化物的分布形态，获得大规格气阀钢网状碳化物级别≤2.0级，满足产品需求，具有广阔的市场应用前景。且本发明所提供的热处理方法操作简便，适用于工业化大规模生产。

技术特征：

1.一种降低大规格40cr10si2mo气阀钢网状碳化物级别的热处理方法，其特征在于，所述的热处理方法是将40cr10si2mo气阀钢的轧件先经淬火处理，再进行退火处理；淬火温度为1050±10℃，淬火保温后水冷，得到目标钢料40cr10si2mo钢。

2.根据权利要求1所述一种降低大规格40cr10si2mo气阀钢网状碳化物级别的热处理方法，其特征在于，轧件在轧后3h内进行淬火处理。

3.根据权利要求1所述一种降低大规格40cr10si2mo气阀钢网状碳化物级别的热处理方法，其特征在于，所述的大规格气阀钢的断面在φ15-19mm。

4.根据权利要求1所述一种降低大规格40cr10si2mo气阀钢网状碳化物级别的热处理方法，其特征在于，淬火保温时间为1-2h。

5.根据权利要求1所述一种降低大规格40cr10si2mo气阀钢网状碳化物级别的热处理方法，其特征在于，淬火水冷后的钢温控制在350-700℃。

6.根据权利要求1所述一种降低大规格40cr10si2mo气阀钢网状碳化物级别的热处理方法，其特征在于，淬火水冷时间为20-35s。

7.根据权利要求6所述一种降低大规格40cr10si2mo气阀钢网状碳化物级别的热处理方法，其特征在于，淬火用水温度控制在50-60℃。

8.根据权利要求1所述一种降低大规格40cr10si2mo气阀钢网状碳化物级别的热处理方法，其特征在于，所述淬火处理后至退火装炉的传搁时间≤2h。

9.根据权利要求1所述一种降低大规格40cr10si2mo气阀钢网状碳化物级别的热处理方法，其特征在于，退火保温工艺为880±10℃保温10h。

10.根据权利要求1所述一种降低大规格40cr10si2mo气阀钢网状碳化物级别的热处理方法，其特征在于，制备得到的大规格40cr10si2mo气阀钢的网状碳化物级别≤2.0级。

技术总结
本发明属于气阀钢热处理技术领域，涉及一种降低大规格40Cr10Si2Mo气阀钢网状碳化物级别的热处理方法。所述方法是将40Cr10Si2Mo气阀钢的轧件先经淬火处理，再进行退火处理；淬火温度为1050±10℃，淬火保温后水冷，得到目标钢料40Cr10Si2Mo钢。通过淬火，将二次碳化物重新融入基体，并通过快速水冷，使其快速通过网状碳化物析出区间，减少网状碳化物析出，同时水冷后温度不能过低，需控制在350‑700℃，防止马氏体相变所产生的相变应力以及热应力产生相互作用下产生应力裂纹，再通过2小时内热送装炉退火，有效的降低盘条纵裂倾向，并且本发明能有效的控制大规格40Cr10Si2Mo气阀钢网状碳化物的分布形态，获得大规格气阀钢网状碳化物级别≤2.0级，满足产品需求，解决当前气阀钢网状碳化物级别过高问题。

技术研发人员：路春春,金吉男,季灯平,刘畅,陈转玲,丁贺
受保护的技术使用者：浙江青山钢铁有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16