[发明专利]工业用9SiCr钢的短时上贝氏体等温热处理工艺

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种钢材的贝氏体热处理工艺，特别是针对工业用9SiCr钢的短时上贝氏体等温热处理工艺。

【背景技术】

传统上认为，钢中的上贝氏体组织由铁素体与碳化物双相组成，碳化物分布于铁素体板条之间，金相组织呈现羽毛形态(本发明称为常规羽毛组织)。这种组织的强度、韧性均不好，因而在工程上避免应用。值得注意的是，常规羽毛贝氏体组织一般是在较长时间等温相变条件下形成。

若减短相变等温时间，则上贝氏体可能就以一种新的形态，即非常规形态出现。非常规形态的上贝氏体组织改变常规上贝氏体组织的相组成和组织形态，可能就赋予材料优越的强度、韧性性能。这不仅对钢上贝氏体组织的应用潜质得以重新彰显，而且得以发展出一种新型贝氏体处理工艺。然而使钢获得非常规上贝氏体组织是较困难的。关键的问题是如何选择奥氏体化后的冷却速度和上贝氏体相变等温时间。然而，关于钢上贝氏体处理工艺的研究工作国内外鲜有报道。这一问题至今尚未有效地解决。

【发明内容】

本发明的目的在于解决现有技术中这一问题，而提出一种针对工业常用的9SiCr钢设计一种热处理工艺，使材料获得由单相铁素体组成、金相上呈现针棒形状的上贝氏体组织，即非常规上贝氏体组织，从而改善材料的强度、韧性性能。

为实现上述目的，本发明公开了一种工业用9SiCr钢的短时上贝氏体等温热处理工艺，其特征在于包括三个步骤：所述第一步为奥氏体化处理，是对9SiCr钢使用常规电阻加热炉加热至900--950℃温度范围等温至少30分钟；所述第二步奥氏体化后冷却处理，是对9SiCr钢从900--950℃到350--380℃温度范围的冷却，冷速在20--40℃/s范围；所述第三步上贝氏体等温处理，是于常规盐浴炉中使9SiCr钢等温获得上贝氏体组织，等温温度在350--380℃温度范围，等温时间在1--20分钟范围，等温后水冷至室温；所述以上三个步骤均在空气环境条件下进行。

本发明发明优越性在于，通过控制钢在900--950℃温度范围奥氏体化后的冷却速度及贝氏体转变等温时间得到非常规上贝氏体组织，改善钢的强度、韧性性能。

【附图说明】

图1为本发明非常规上贝氏体金相组织照片；

图2为工业用9SiCr钢的短时上贝氏体等温热处理工艺曲线；

图中：

T_A：奥氏体化温度，900--950℃；

T_B：贝氏体等温温度，350--380℃；

T₁：奥氏体化等温时间，至少30分钟；

T₂：贝氏体处理等温时间，1--20分钟；

V₁：奥氏体化后的冷速，20--40℃/s。

以下结合本发明的实施例参照附图进行详细叙述。

【具体实施方式】

本发明的工艺过程为：先对材料进行奥氏体化，然后进行冷却，冷却至上贝氏体相变温度区间，再在该温度区间等温，以获得非常规上贝氏体组织。

本发明包括三个步骤：第一步为奥氏体化处理；第二步奥氏体化后冷却处理；第三步上贝氏体等温处理。所说的奥氏体化处理，是对9SiCr钢在空气条件下使用常规电阻加热炉加热至900--950℃温度范围等温至少30分钟获得成分、显微组织结构均匀的奥氏体组织。所说的奥氏体化后冷却处理，是对9SiCr钢从900--950℃到上贝氏体等温温度范围的冷却，避免慢速冷却导致在材料内部产生珠光体、先共析铁素体等组织以及快速冷却在材料内部产生大的热应力。所说的上贝氏体等温处理，是于常规盐浴炉中使9SiCr钢等温获得上贝氏体组织，其由单相铁素体组成，金相显微组织呈现针棒形态，而非羽毛形态，等温后水冷至室温。所说的以上三步均为空气环境。

上述所说的奥氏体化后冷却处理冷速可以在25--35℃/s范围。

上述所说的上贝氏体等温处理可以是使材料在360--370℃温度范围内等温5--15分钟，等温后水冷至室温。

实施例：工业用9SiCr钢的短时上贝氏体等温热处理工艺，其工艺曲线见图2所示，按以下三个步骤：

第一步，奥氏体化处理：对9SiCr钢在空气条件下使用常规电阻加热炉加热至900℃等温30分钟；

第二步，奥氏体化后冷却处理：对上述9SiCr钢从900℃到上贝氏体等温温度范围的冷却，冷速为20℃/s，以避免慢速冷却导致在材料内部产生珠光体、先共析铁素体等组织以及快速冷却在材料内部产生大的热应力；