[发明专利]一种低碳低合金铬钼钒超纯冶炼高强钢棒材热处理工艺

说明书

本发明公开一种低碳低合金铬钼钒超纯冶炼高强钢棒材热处理工艺，能够改善锻造加工后棒材整体金相组织，达到软化的目的。具体热处理工艺：以不大于60℃/h升温至800℃±10℃，保温时间T₁，以不大于30℃/h随炉冷至680℃±10℃，保温时间T₂，以不大于50℃/h，降温至450℃出炉；保温温度根据Cr‑Mo‑V钢的A_c1(740℃)和A_c3(870℃)参考制定，保温时间根据棒材直径(D)规格大小规定。本发明有益效果：获得Cr‑Mo‑V钢退火硬度最佳值，棒材硬度(HBW)138～160，极大地消除了棒材加工硬化后残余内应力，改善了机加工性能，在低碳低合金Cr‑Mo‑V系列合金结构钢热处理工艺方面有所突破，具有较大的工程应用价值。

技术领域

本发明属于双真空冶炼低碳Cr-Mo-V高强钢棒材热处理领域，涉及自耗钢锭经锻造加工后改善及软化棒材组织的热处理工艺，具体涉及低碳低合金贝氏体高强钢为Cr-Mo-V系列合金结构钢。

背景技术

Cr-Mo-V钢是低碳低合金贝氏体高强钢，化学成分质量百分含量为碳:0.12％～0.15％，锰:0.8％～1.1％，硅不大于0.06％，铬:1.25％～1.5％，钼:0.8％～1.0％，钒:0.2％～0.3％，S不大于0.002％，磷不大于0.003％，其余为Fe。；钢纯净度高(图2)，经淬火加高温回火处理后，具有优异的强韧性匹配：R_m≥1100MPa、硬度(HBW):330～350、K_u2≥110J、A≥15％、Z≥60％、良好的冲压性能及焊接性能，现已广泛应用在航空工业的关键结构组件，为直升机专用高强钢材料，主要应用于直升机减速器上的拉杆、齿盘、发动机的垫圈及夹子等关键承力部件。Cr-Mo-V钢淬透性较好，锻造加工后经A_c1或A_c3以下温度长时间退火处理后，基体上弥散少量颗粒状和大量片状碳化物，碳化物未能大量溶解，大部分仍以片状碳化物残留下来(图3，图4)，随着保温时间的延长，片状碳化物部分溶入铁素体中，基体的平均碳含量未能得到降低，往往得到下贝氏体/马氏体非平衡态组织，难以获得珠光体/铁素体平衡态组织，无法达到软化效果，平均硬度(HBW)高达240以上，而技术要求退火硬度(HBW)不大于197，以至于导致机加工困难，这是Cr-Mo-V钢生产商棒材交货的难点之一，Cr-Mo-V钢锻后热处理工艺国内外均未有明确的参数。

发明内容

本发明公开一种低碳低合金铬钼钒超纯冶炼高强钢棒材热处理工艺，能够改善锻造加工后棒材整体金相组织，实现软化的目的。

具体热处理工艺(工艺曲线图1)：以不大于60℃/h升温至800℃±10℃，保温时间T₁，以不大于30℃/h随炉冷至680℃±10℃，保温时间T₂，以不大于50℃/h，降温至450℃出炉。

热处理温度根据Cr-Mo-V钢的A_c1(740℃)和A_c3(870℃)参考制定，保温时间根据棒材直径(D)规格大小规定：D＜Φ100时，T₁＝8h±2h，T₂＝12h±2h；Φ100≤D≤Φ150时，T₁＝10h±2h，T₂＝15h±2h，保温时间依据实际生产量适当调整延长。

本发明机理分析：热处理后，基体微观组织呈平衡态球状珠光体，800℃±10℃保温后部分奥氏体化，大部分碳化物未发生溶解，以片状碳化物残留下来，碳化物得到粗化，炉冷到680℃±10℃保温的过程中，片状碳化物逐步形成颗粒状碳化物，随着等温时间的延长，颗粒状碳化物得到球化，基体不断向晶界排碳，并偏聚在晶界或位错线附近，促进碳化物完成球化演变，基体的平均碳含量降低，软化效果最佳。