[发明专利]一种高强韧18CrNiMo7-6合金钢超细晶微观组织制备工艺

说明书

本发明公开了一种高强韧18CrNiMo7‑6合金钢超细晶微观组织制备工艺，属于先进钢材料技术领域，该工艺包括：(1)加热：将18CrNiMo7‑6合金钢加热至930℃～950℃，保温一定时间；(2)循环淬火：将保温后的18CrNiMo7‑6合金钢快速水冷至室温，然后在液氮中冷却一段时间，随后将18CrNiMo7‑6合金钢加热至930℃～950℃，保温3～5min；重复进行该步骤3～5次；(3)快速淬火，将高温状态下的18CrNiMo7‑6合金钢快速冷却到220℃～230℃；(4)配分回火：随后快速加热到450℃～500℃，保温一定时间；(5)冷却到室温。该工艺能够使18CrNiMo7‑6钢具有超细高稳定性残余奥氏体，且细化材料的微观组织，最终提高18CrNiMo7‑6钢的力学性能。

技术领域

本发明涉及先进钢材料技术领域，具体涉及一种高强韧18CrNiMo7-6合金钢超细晶微观组织制备工艺。

背景技术

18CrNiMo7-6合金钢具有淬透性高、综合力学性能好等优势，在硬齿面齿轮领域得到了广泛使用。现有18CrNiMo7-6合金钢主要采用淬火回火热处理工艺。在淬火过程中，18CrNiMo7-6合金钢中发生马氏体相变，最终表现出高强度和低伸长率。在回火过程中，马氏体基体中形成大量碳化物，这将释放应力集中，提高18CrNiMo7-6合金钢的强度。然而，当强度增加时，塑性往往会被牺牲，这限制了18CrNiMo7-6合金钢的进一步应用开发。

QP(quenching and partition)热处理工艺是针对低合金钢进行复相组织设计的典型工艺。QP工艺能将奥氏体组织通过合理的热处理工艺参数优化引入到低合金钢中，进而利用复相组织的协调变形能力，提高材料的力学性能。然而，QP工艺的研究主要是如何通过工艺参数优化提高材料中的奥氏体含量，根据复相组织混合法则，对于18CrNiMo7-6合金钢，较高的奥氏体含量会降低材料的强度，进而影响其服役性能。因此，如何通过对QP工艺参数进行优化设计，保证18CrNiMo7-6合金钢强度不降低，且能提高18CrNiMo7-6合金钢塑性，成为本领域技术研究的难点。

发明内容

为实现上述目的，本发明提供一种高强韧18CrNiMo7-6合金钢超细晶微观组织制备工艺。

本发明采用的技术方案是：

一种高强韧18CrNiMo7-6合金钢超细晶微观组织制备工艺，包括以下步骤：

(1)加热：将18CrNiMo7-6合金钢加热至930℃～950℃，保温一定时间；

(2)循环淬火：将保温后的18CrNiMo7-6合金钢快速水冷至室温，然后在液氮中冷却一段时间，随后将18CrNiMo7-6合金钢加热至930℃～950℃，保温3～5min；重复进行该步骤3～5次；

(3)快速淬火，将高温状态下的18CrNiMo7-6合金钢快速冷却到220℃～230℃；

(4)配分回火：随后快速加热到450℃～500℃，保温一定时间；

(5)冷却到室温。

作为优选地，步骤(1)中，保温时间t与试样直径d满足式(1)：t＝(3～4)d，其中，t的单位为min，d的单位为mm。

加热保温时间过长，晶粒会发生明显长大，时间过短，则材料很难奥氏体化。

作为优选地，步骤(2)中，液氮中冷却的时间为10～30min，以保证实验钢完全进行马氏体相变，生成超细板条马氏体。

作为优选地，步骤(4)中，在450℃～500℃温度范围内保温30～60min，以使C/Mn元素从马氏体向奥氏体进行扩散，提高奥氏体的稳定性。

作为优选地，步骤(2)中的冷却速度在50℃/s以上。