[发明专利]一种提高非调质钢锻件韧性的制造工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种锻件的制造工艺，具体的说是一种提高非调质钢锻件韧性的制造工艺。

背景技术

微合金化非调质钢以中碳含钒微合金钢研究较早、应用较广，由于在轧、锻冷却过程中这类钢可以析出大量微细弥散分布的合金碳氮化合物，并发生沉淀强化，而获得相当于调质钢经调质处理后的综合力学性能，省去了调质处理工序，节省了能源和成本，已广泛应用于石油、汽车、机械等行业。这类非调质钢经锻造并控制冷却后得到铁素体＋珠光体组织，强度水平可达到800～1000MPa，冲击韧性为20～50J/cm2，如38SiMnVS是其中最典型的中碳含钒微合金钢，国内外普遍用来制造发动机连杆等零件。但在其锻造后控制冷却的过程中，基本上采用的是连续冷却方式，如分阶段进行风冷、空冷和缓冷等，在此过程中由于先共析铁素体在原奥氏体晶界以网状形式析出，使其韧性较差，使用范围受到很大限制，连续冷却不当时还会出现某些异常组织，使零部件性能进一步恶化。

经申请人检索，申请号为：200310111656.2，专利名称为“非调质钢发动机曲轴锻造后冷却方法”的中国专利提出的控冷方法为：首先在自然空冷区内快速冷却至600℃左右，进入保温缓冷区实现保温缓冷，至450℃-500℃时从装置中取出。此专利的冷却方法存在的缺点是：在自然空冷区内快速冷却至600℃左右的过程中，因对冷却速度没有明确要求，当冷却速度不够时，会在钢的CCT曲线中先共析铁素体的析出范围内沿原奥氏体晶界析出网状先共析铁素体，由此使材料韧性变差。

申请号为：200910116289.2，专利名称为“一种微合金非调质钢及其控锻——控冷的工艺方法” 的中国专利提出的控冷方法为：锻后控冷入炉时的温度为640℃；锻后控冷出炉时的温度为520℃。此专利的冷却方法存在的缺点是：锻后控冷入炉到出炉的时间较短（小于13 min），并且在此过程中及随后的冷却过程中均是连续冷却（大于9℃/min），对于某些过冷奥氏体稳定性较好的非调质钢会出现贝氏体组织，由此使材料韧性变差。

申请号为：200910116288.8，专利名称为“中高碳微合金非调质钢及其控锻——控冷的工艺方法” 的中国专利提出的控冷方法为：锻后控冷入炉时的温度为884℃；锻后控冷出炉时的温度为552℃。此专利的冷却方法存在的缺点是：锻件在884℃至552℃的炉内冷却时，冷却速度相对较慢（小于1.4℃/s），容易在钢的CCT曲线中先共析铁素体的析出范围内沿原奥氏体晶界析出网状先共析铁素体，由此使材料韧性变差。另外，该控冷方法在锻后控冷入炉到出炉的时间较短（小于13 min），并且在此过程中及随后的冷却过程中均是连续冷却（大于9℃/min），对于某些过冷奥氏体稳定性较好的非调质钢会出现贝氏体组织,也使材料韧性变差。

因此，需要对非调质钢锻件的锻造及控制冷却工艺进行研究优化，消除或避免先共析铁素体在原奥氏体晶界以网状形式的析出和贝氏体组织的出现，并获得更多的晶内铁素体，在保证得到较高强度水平下，进一步提高零部件的冲击韧性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对以上现有技术存在的缺点，提出一种提高非调质钢锻件韧性的制造工艺，可以消除或避免了先共析铁素体在原奥氏体晶界以网状形式的析出和贝氏体组织的出现，并获得更多的晶内铁素体，改善零部件的韧塑性。

本发明解决以上技术问题的技术方案是：

一种提高非调质钢锻件韧性的制造工艺，包括的工序有：下料→感应加热→预锻→终锻→切边→控制冷却→入料箱堆冷→喷丸→磁力探伤→机加工；控制冷却工序中，工件在切边后立即分散置于以一定速度移动的传输带上，在强制吹风或喷洒水雾的冷却条件下，以2.0℃/s～50.0℃/s的冷却速度（即接近或大于钢的CCT（或TTT）曲线中的临界冷却速度）冷至520℃～650℃之间的某一温度进入料箱堆冷；在入料箱堆冷工序中，工件以小于5℃/min的冷却速度缓慢冷却至室温。

本申请采用2.0℃/s～50.0℃/s的冷却速度（即接近或大于钢的CCT（或TTT）曲线中的临界冷却速度）的主要作用是抑制先共析铁素体在原奥氏体晶界以网状形式的析出，同时使锻造变形过程中储存的形变能保存下来，并提高了相变过冷度，有利于随后在520℃～650℃进入料箱后的等温转变过程中获得细小的晶内铁素体和细小的珠光体组织，以提高产品最终的韧性和保证强度。