一种中高碳钢晶粒细化热处理方法

技术领域

本发明涉及中高碳钢结构件、焊接件热影响区的组织细化热处理技术领域。

背景技术

中高碳钢是一种历史较长、使用量较大的钢材，针对中高碳钢的晶粒尺寸细化方面，目前普遍材料的方法有：对材料进行冷变形后再加热，控制再结晶温度，通过变形晶粒重新结晶的过程来实现对晶粒的细化，但如果变形不均匀则会出现明显的再结晶不完全或是混晶，同时一些结构件并不能进行直接的冷变形加工，因此其应用也比较有限；还有通过控轧控冷的工艺方法，快速冷却控制动态再结晶晶粒的长大过程来完成对晶粒尺寸的控制，或是通过添加合金元素，析出弥散相来稳定晶界，防止再结晶晶粒晶粒长大，但其应用范围以及成本方面也具有较大局限性；还有的热处理方法则是采用反复正火的方法进行，但该方法效果差，能耗大。

发明内容

本发明的目的在于通过控制热处理的冷却速度、相变组织及奥氏体化温度，实现提高奥氏体晶粒形核率，控制晶粒长大温度的一种热处理技术，以满足相关只能通过热处理来细化晶粒的工艺需求。

本发明的技术方案如下：

本发明是一种中高碳钢晶粒细化热处理方法，它是将中高碳钢构件加热（对局部的处理可以采用感应加热等快速加热方法）到对应的相变点A_c3或A_ccm点以上50-100℃范围，保温一段时间完成奥氏体化。然后将奥氏体化的构件快速浸入200-450℃的等温槽中，搅动等温槽内冷却介质对流，加速冷却，保温时间在0.1-5秒内，然后快速离开盐槽，在室温下停留0-30分钟左右，然后将试样进行快速加热，加热速度＞20℃/分钟，到相变点A_c3或A_ccm点以上10-100℃范围保温20-40分钟完成重新奥氏体化，即完成晶粒细化热处理。若出现混晶可再次进行以上操作。

本发明能通过热处理的工艺技术方案，有效细化碳素钢的晶粒尺寸，通过工艺手段满足碳素钢及制品的组织优化需求，对提高性能具有显著作用。

附图说明：

图1是实施例1处理前的组织晶粒形貌金相图；

图2是实施例1按照本发明的方法处理后的组织晶粒形貌金相图；

图3是实施例2处理前的组织晶粒形貌金相图；

图4是实施例2按照本发明的方法处理后的组织晶粒形貌金相图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。

实施例1：

对直径16mm的70钢坯料，由于热处理过热晶粒发生异常长大，将其在840℃奥氏体化保温40分钟后，快速浸入300℃搅动的盐槽中等温1-5秒后立刻取出，在空气中采用风冷或在室温下放置，冷却1-10分钟。然后重新放入800-860℃的炉中加热，保温30分钟完成奥氏体化，随后出炉淬火，可将晶粒从5-6级细化到7级以上，如图1所示，过热坯料原奥氏体晶粒尺寸平均为46.34um，6级左右，且混晶明显。经本发明的方法处理后，平均晶粒尺寸为32.42um，约为7级，晶粒比较均匀，如2所示。

实施例2：

对小尺寸构件65Mn钢板，采用高压缩空气将构件奥氏体化后在0.1-8秒内快速冷却到该钢的Ms点以上450℃以下温度范围内形成过冷奥氏体，然后在室温下停留0-30分钟左右，然后将试样进行快速加热，加热速度＞20℃/分钟，到相变点A_c3或A_ccm点以上10-100℃范围保温20-40分钟完成重新奥氏体化，即完成晶粒细化热处理，若出现混晶可再次进行以上操作，图3展示了处理前过热65Mn晶粒形貌，图4展示了采用本发明的方法处理两次后的晶粒形貌。

当然，以上只是本发明的具体应用范例，本发明还有其他的实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明所要求的保护范围之内。