专利名称：一种屈服强度690MPa级低合金高强钢的热处理工艺的利记博彩app
技术领域：
本发明提供了一种屈服强度为690MPa级低合金高强钢的快速高效热处理工艺， 属于金属材料热处理技术领域。
背景技术：
通过热处理提高合金钢力学性能是冶金领域常用的方法，热处理可以对钢的组织和力学性能产生影响。钢的淬火就是将钢加热到临界温度仏(33或4(1)以上，保温一定时间使之奥氏体化后，以大于临界冷却速度的冷速进行冷却的一种工艺过程。淬火的主要目的是使奥氏体化后的工件获得尽量多的马氏体并配以不同温度的回火获得各种需要的性能。对淬火工艺而言，为实现淬火首先必须将钢加热到临界点仏(33或4(0以上获得奥氏体组织，其后的冷却速度必须大于临界淬火速度以得到全部马氏体(含残余奥氏体)组织。因此在制定钢的淬火工艺时应合理的选择加热速度，加热温度，保温时间，冷却速度等工艺参数。对调质低合金高强钢，热处理是生产过程中的关键环节之一。但热处理过程同时也是耗能较高的过程之一，据测算，热处理能耗占热处理成本近50%。如果将热处理成本分为不变成本(工资、设备折旧等固定成本)和可变成本计算，那么能耗几乎占可变成本的 85%以上。因此，热处理节能与热处理经济效益的关系十分密切。现阶段，钢铁企业对屈服强度690MPa级低合金高强钢进行调质热处理时，一般采用的工艺为以10°C /min的加热速度加热至900°C，保温30min后水淬，然后在550 600°C回火25 30min。由于加热速度较慢，保温时间较长，因此进行调质热处理时钢的在炉时间约为150min，能耗高，生产周期长。在湖北省枝江市白洋镇国营第四0四厂的“6CrNiSiMnMoV钢硬度梯度热处理回火工艺方法”的专利申请(CN1974802)中，主要涉及6CrNiSiMnMoV钢的热处理过程，包括正火处理、等温退火、淬火处理、回火处理、二次回火，虽然改善了钢的组织和性能，但热处理过程复杂，保温时间长。万向钱潮股份有限公司的专利CN1721558是一种冷挤钢材的渗碳淬火工艺，将冷挤钢材以30°C /分 50°C /分的加热速度加热至920 980°C，强渗保温3 11小时，然后以30°C /时 60°C /时的降温速度冷至820°C 880°C淬火，处理后的钢材韧性、塑性和
强度较高。哈尔滨工程大学的专利(101831530A)“一种提高低合金高强钢综合力学性能的热处理工艺”中，采用循环淬火加回火的方式对合金钢进行热处理。循环淬火工艺900°C IlOO0C X 1 10min，3 6次循环淬火，水冷或重量比浓度7. 5%的NaCl水溶液冷却；回火工艺450°C 650°C Xl 5h，水冷。广州有色金属研究院的专利(101555573) “一种合金钢及其热处理方法”中，对其发明的合金钢采用的热处理工艺为按100°c /h的速度，升温到930 950°C，保温4小时后炉冷到250V ；再按100°C /h的速度，升温到900 920°C，保温4小时后，水温为20 45°C水冷或空冷；再加热至温度250 300°C后，炉冷。上述专利(申请)普遍存在下列不足①工艺过程复杂。如101831530A需要多次循环淬火，需要用NaCl水溶液冷却，CN1974802的热处理过程涉及淬火处理、回火处理、二次回火等多个步骤。②热处理过程中加热保温时间长，能耗高，生产效率低。如CN1721558 强渗保温需要3 11小时，101555573需要保温8小时。所以，虽然通过热处理提高合金钢力学性能是冶金领域常用的方法，但如何选择合适的热处理条件、获得良好的热处理效果， 仍是一大难题。
发明内容
本发明的目的是提供一种屈服强度为690MPa级低合金高强钢的调质热处理工艺，该工艺能在提高钢的力学性能的同时，缩短热处理时钢的在炉时间，可大幅度降低能耗，缩短生产周期。本发明提供一种屈服强度690MPa级低合金高强钢的热处理工艺，将屈服强度 690MPa级低合金高强钢以30 50°C /min的加热速度加热至930 960°C，奥氏体化保温时间为3 5分钟，然后以30 300°C /s的冷速淬水至室温。淬火后进行回火处理，回火温度为500 550°C，保温时间为15 25min。优选的，加热速度为40 50°C /min，加热至940 960°C。优选的，奥氏体化保温时间为5min。优选的，所述屈服强度690MPa级低合金高强钢，合金元素含量为(重量百分比) Mn+Cr+Ni+Cu+Mo 2. 05 2. 6，Nb+Ti 0. 045 0. 085。钢在淬火前获得成分均勻，晶粒细小的奥氏体组织有利于提高淬后钢的力学性能。一般认为，在加热过程中，加热速度越快，奥氏体转变的孕育期越短，奥氏体开始转变的温度越高，形成的起始奥氏体晶粒也越细小，而且提高加热速度可以明显的减少加热时间， 也有利于降低能耗和提高效率。但是，加热时间和温度的选择是一个非常复杂的问题，奥氏体开始转变的温度与加热速度并不是简单的正比关系，而是存在非常复杂的协同效应。由于目前在我国钢铁企业的大生产中，淬火加热设备的实际加热能力最高一般约为50°C /min，我们把加热速度由传统的10°C /min提高至50°C /min。对屈服强度 690MPa级低合金高强钢，钢中含有一定量的合金元素，合金元素含量为(重量百分比) Mn+Cr+Ni+Cu+Mo 2. 05 2. 6,Nb+Ti 0. 045 0. 085。合金元素会影响碳在奥氏体中的扩散速度和溶解度，因此会对奥氏体的形成过程产生一定影响。此外，钢中合金元素在铁素体和碳化物中的分布是不均勻的，在平衡组织中，碳化物形成元素集中在碳化物中，而非碳化物形成元素集中在铁素体中。奥氏体形成后碳和合金元素在奥氏体中的分布是极不均勻的，因此在合金钢中除了碳的均勻化外，还有一个合金元素的均勻化过程。在相同条件下，合金元素在奥氏体中的扩散速度远比碳小，仅为碳的万分之一到千分之一。在传统工艺中，屈服强度690MPa级低合金高强钢的淬火加热温度为 900 920°C，保温时间为30min，由于温度升高时合金元素的扩散速度会大大加快，在较高温度下达到奥氏体的均勻化需要的时间会大大缩短，因此对屈服强度690MPa级低合金高强钢，本专利中的热处理工艺选择了在940 960°C，保温3 5min，相比传统工艺在保证合金元素均勻化的同时大大缩短了保温时间。
在钢中，合金元素的扩散速度、碳化物的形成和扩散速度与加热时间和温度是存在协同作用和相互影响的，虽然从理论上说在较高温度下达到奥氏体的均勻化需要的时间会大大缩短，若合理地提高加热速度，则加热和保温时间会缩短，但由于钢中元素的相互影响、以及奥氏体转变、晶粒长大热动力学的复杂性，加热时间和温度的选择需要经过大量的实验才能确定。为了得到最佳的热处理条件，我们经过大量的实验，通过对大量实验数据的深入分析与总结发现，以40 50°C /min的加热速度加热至940 960°C，奥氏体化保温时间为 3 5分钟即可完成奥氏体的转变，而且由于加热速度快，奥氏体的过热度大，保温时间短， 奥氏体晶粒粗化不明显，形成的奥氏体晶粒细小均勻，而更高的加热速度和更高的淬火温度、更短或更长的保温时间，会导致奥氏体化不完全或奥氏体晶粒过度长大等问题，并不能取得良好的热处理效果。以30 300°C/s的冷速淬水至室温。淬火后进行回火处理，回火温度为500 550°C，保温时间为15 25min，也是保证本发明的效果实现的必不可少的条件。本发明的热处理条件，可以有效的缩短在炉时间，在炉时间由原来的150min缩短为20 30min。热处理能耗降低60-70%，热处理成本降低40-50%。本发明的优点在于缩短了调质热处理时钢的加热保温时间，节省能耗，提高生产效率。本发明通过调整热处理工艺参数，在提高钢的力学性能的同时，能显著地缩短热处理时钢的在炉时间，可以节省能耗、缩短生产周期，降低生产成本，提高生产效率，具有巨大的经济效益和社会效益。
具体实施例方式以下实施例是对本发明的进一步说明，但本发明并不局限于此。对比例1钢铁企业对屈服强度690MPa级低合金高强钢进行调质热处理时，一般以10°C / min的加热速度加热至900 930°C，保温30min后水淬，然后在550 600°C回火25 30min,这样所需的加热保温时间约为150min。实施例1将屈服强度690MPa级低合金高强钢以10°C /min的加热速度加热至900°C，保温 5分钟，然后以30°C /s的冷速淬水至室温。淬火后进行回火处理，回火温度为500°C，保温时间为20min。Rm(Rm为金属材料的抗拉强度，其单位为MPa)为818MPa，在炉时间95分钟。实施例2将屈服强度690MPa级低合金高强钢以30°C /min的加热速度加热至900°C，保温 30分钟，然后以35°C /s的冷速淬水至室温。淬火后进行回火处理，回火温度为500°C，保温时间为25min。Rm为826MPa，在炉时间60分钟。实施例3将屈服强度690MPa级低合金高强钢以30°C /min的加热速度加热至940°C，保温 5分钟，然后以30°C /s的冷速淬水至室温。淬火后进行回火处理，回火温度为500°C，保温时间为20min。Rm为860MPa，在炉时间36分钟。实施例4
将屈服强度690MPa级低合金高强钢以30°C /min的加热速度加热至960°C，保温 3分钟，然后以40°C /s的冷速淬水至室温。淬火后进行回火处理，回火温度为500°C，保温时间为20min。Rm为903MPa，在炉时间37分钟。实施例5将屈服强度690MPa级低合金高强钢以50°C /min的加热速度加热至930°C，保温 3分钟，然后以30°C /s的冷速淬水至室温。淬火后进行回火处理，回火温度为500°C，保温时间为25min。Rm为855MPa，在炉时间14分钟。实施例6将屈服强度690MPa级低合金高强钢以50°C /min的加热速度加热至960°C，保温 5分钟，然后以30°C /s的冷速淬水至室温。淬火后进行回火处理，回火温度为540°C，保温时间为20min。Rm为910MPa，在炉时间25分钟。实施例7将屈服强度690MPa级低合金高强钢以50°C /min的加热速度加热至960°C，保温5 分钟，然后以100°c /s的冷速淬水至室温。淬火后进行回火处理，回火温度为540°C，保温时间为20min。Rm为1027MPa，在炉时间24分钟。实施例8将屈服强度690MPa级低合金高强钢以50°C /min的加热速度加热至960°C，保温5 分钟，然后以300°C /s的冷速淬水至室温。淬火后进行回火处理，回火温度为540°C，保温时间为20min。Rm为1409MPa，在炉时间24分钟。可见，根据正交实验分析的不同淬火加热速度，保温温度和保温时间对屈服强度 690MPa级低合金高强钢力学性能的影响，采用以50°C /min的加热速度加热至960°C，保温 5分钟的热处理工艺时性能最佳，且在炉时间最短。相比传统工艺，在提高钢的力学性能的同时，节省能耗，大大缩短生产周期。
权利要求
1.一种屈服强度690MPa级低合金高强钢的热处理工艺，将屈服强度690MPa级低合金高强钢以30 50°C /min的加热速度加热至930 960°C，奥氏体化保温时间为3 5分钟，然后以30 300°C /s的冷速淬水至室温。淬火后进行回火处理，回火温度为500 550°C，保温时间为15 25min。
2.如权利要求1所述的屈服强度690MPa级低合金高强钢的热处理工艺，其特征在于， 加热速度为40 50°C /min，加热至940 960°C。
3.如权利要求1或2所述的屈服强度690MPa级低合金高强钢的热处理工艺，其特征在于，奥氏体化保温时间为5min。
4.如权利要求1所述的屈服强度690MPa级低合金高强钢的热处理工艺，其特征在于， 所述屈服强度690MPa级低合金高强钢，合金元素含量为(重量百分比)Mn+Cr+Ni+Cu+Mo 2. 05 2. 6，Nb+Ti 0. 045 0. 085。
全文摘要
本发明提供了一种屈服强度为690MPa级的低合金高强钢的快速热处理工艺。该钢种的合金元素含量为(重量百分比)Mn+Cr+Ni+Cu+Mo2.05～2.6，Nb+Ti0.045～0.085。采用快速加热淬火进行热处理，其方法为将该钢种以不高于50℃/min的加热速度加热至960℃，奥氏体化保温时间为3～5分钟，然后以30～300℃/s的冷速淬水至室温。本发明的优点在于通过提高升温速度和在较高的奥氏体化温度下进行短时保温，在保证钢力学性能的同时，缩短了热处理加热和保温时间，有利于节约能耗和提高生产效率，也可以为其它强度级别的低合金高强的钢热处理提供借鉴和参考。
文档编号C21D1/25GK102230058SQ20111016752
公开日2011年11月2日 申请日期2011年6月21日 优先权日2011年6月21日
发明者于浩, 周平, 李灿明, 杨建勋, 王建景 申请人:莱芜钢铁集团有限公司