[发明专利]一种细晶热处理方法

说明书

本发明涉及一种细晶热处理方法，属于热处理技术领域。本发明细晶热处理方法，包括以下步骤：a)将亚共析钢加热至AC₃±10℃，第一次保温；然后继续升温至AC₃+50～100℃，第二次保温；或b)将过共析钢加热至AC₁±0～20℃，第一次保温；然后继续升温至AC₁+50～100℃，第二次保温；a)和b)中第二次保温时间均为第一次保温时间的1/4‑1/3。钢材经本发明细晶热处理方法处理后，晶粒细小而均匀，综合机械性能得到明显提高。

技术领域

本发明涉及一种细晶热处理方法，属于热处理技术领域。

背景技术

通常金属是由许多晶粒组成的多晶体，晶粒的大小可以用单位体积内晶粒的数目来表示，数目越多，晶粒越细。实验表明，在常温下的细晶粒金属比粗晶粒金属有更高的强度、硬度、塑性和韧性。这是因为细晶粒受到外力发生塑性变形可分散在更多的晶粒内进行，塑性变形较均匀，应力集中较小；此外，晶粒越细，晶界面积越大，晶界越曲折，越不利于裂纹的扩展。故工业上将通过细化晶粒以提高材料强度的方法称为细晶强化。

一般而言，细晶试样不但强度高，而且韧性也好。所以细晶强化成为金属材料的一种重要强化方式，获得了广泛的应用。在大量试验基础上，建立了晶粒大小与金属强度的定量关系的一般表达式为：

σ_y＝σ₀+kd^-n

式中，σ_y为流变应力，σ₀为晶格摩擦力，d为晶粒直径，k为与材料有关的参数，指数n常取0.5。这就是有名的Hall-Petch公式，是由Hall和Peteh两人最先在软钢中针对屈服强度建立起来的，并且后来被证明可广泛应用于各种体心立方、面心立方及六方结构金属和合金。大量试验结果已证明，此关系式还可适用于整个流变范围直至断裂，仅常数σ₀和k有所不同。

近年来，锻件和铸件日渐大型化，促使冶金技术和装备取得了很大的进展，高洁净钢和超高洁净钢大量应用。高洁净钢和超高洁净钢水由于内部杂质含量非常低，在凝固结晶时没有形核核心，形核困难，并且锻件和铸件的单重和截面尺寸都很大，凝固速度很低。所有这些都会引起晶粒粗大。

晶粒粗大是大型高端铸锻件的普遍问题，通常采用的处理办法是采用变质处理，人为引进形核核心，或者采用多次正火来细化晶粒，对锻件还可以采用控制最后一火次的变形量和终锻温度来细化晶粒。变质处理是比较有效的办法，能解决大部分问题，但变质处理必须引入其它元素，通常是强碳化物形成元素，使其裂纹敏感性增强，并且有一些高端铸锻件对化学成要求很严格，不允许加入变质处理元素，多次正火处理周期长，成本高，表面氧化严重。锻件最后一火次控制其变形量和终锻温度可以细化晶粒，但容易引起混晶，并且再次热处理时加热到高温，晶粒将重新长大，变得粗大。

热处理工艺是细化晶粒最常用的手段，即可单独使用，也可与其它细化晶粒手段配合使用。常规细化晶粒的热理工艺是正火处理或多次正火处理，细化效果较差，效率较低，对于大型件常需多次正火才能达到要求。

授权公告号为CN1332043C的中国发明专利申请超细晶粒的非合金钢或低合金钢的生产方法，将钢加热到AC₃温度以上的一个温度T1，以便其结构完全转变为奥氏体结构，借助温度T1和在温度T1下的保持时间(d1)强制阻碍奥氏体的晶粒长大，采用先高温再低温的热处理方式难以保证完全奥氏体化的同时晶粒不长大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种细晶热处理方法，通过阻碍细晶长大达到细化晶粒、提高钢机械性能的目的。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：