[其他]結(jié)構(gòu)鋼的強(qiáng)韌化熱處理工藝

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 101985000000648
• 申請(qǐng)日: 1985-04-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN85100648B
• 公開(kāi)（公告）日: 1987-10-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝綿全
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 鞍山鋼鐵公司
• 代理公司: 鞍山科匯專利事務(wù)所
• 代理人: 劉東興

本發(fā)明的工藝特點(diǎn)是使原始組織為鐵素體和珠光體水淬結(jié)構(gòu)鋼先加熱到Ａ_c3以上２０－３０℃淬火后，再加熱到Ａ_c3以下１０－５０℃淬火。

本發(fā)明屬于結(jié)構(gòu)鋼的熱處理工藝。

目前結(jié)構(gòu)鋼材和鋼制機(jī)械零件的強(qiáng)韌化熱處理工藝，大多沿用傳統(tǒng)的淬火后高溫回火工藝。因?yàn)楦邷鼗鼗饟p失了馬氏體的強(qiáng)化效果，而使結(jié)構(gòu)鋼的潛在性能未能充分利用。

近年來(lái)試圖直接利用馬氏體強(qiáng)化效果的努力，使雙相鋼和復(fù)相熱處理（包括亞溫淬火）工藝先后出現(xiàn)。前者馬氏體的相對(duì)含量?jī)H在20%以下，后者也正處于探索階段，尚未發(fā)現(xiàn)明確的工藝及效果。

本發(fā)明利用裂紋擴(kuò)展理論的觀點(diǎn)，提出用韌化相（鐵素體）包圍強(qiáng)化相（馬氏體）的“相中相”分布關(guān)系來(lái)引導(dǎo)裂紋沿著相界面擴(kuò)展為封閉裂紋，要繼續(xù)擴(kuò)展就必須穿越韌化相而消耗比沿相界面繞過(guò)韌化相較大的能量才能斷裂，斷裂阻力取決于韌化相本身抗裂紋的擴(kuò)展能力，從而可以更有效地提高鋼的韌性。

基于上述設(shè)想所設(shè)計(jì)的強(qiáng)韌化熱處理工藝，其特征在于使原始組織為鐵素體和珠光體的結(jié)構(gòu)鋼件，先經(jīng)完全奧氏體化加熱至A_c3以上20-30℃（必要時(shí)可提高至過(guò)熱溫度以下的任一溫度）淬火后，用不完全奧氏體化再加熱至A_c3以下10-50℃淬火來(lái)代替高溫回火?？梢缘玫揭环N含馬氏體量達(dá)50-90%的雙相（鐵素體+馬氏體）顯微組織代替?zhèn)鹘y(tǒng)的索氏體組織。

下面，用附圖和表對(duì)本發(fā)明工藝作進(jìn)一步解釋：

圖1是“相中相”（韌化相1中的強(qiáng)化相相2）的分布關(guān)系促成封閉裂紋原理示意圖;

圖2是鐵素體包圍著馬氏體的金相組織照片;

圖3是鐵素體和馬氏體的TEM照片;

圖4是韌窩狀斷口的SEM照片;

圖5是封閉裂紋（黑色部分）的SEM照片;

圖6是鍍鎳斷口對(duì)應(yīng)顯微組織的SEM照片。

附表是16Mn鋼在新工藝和傳統(tǒng)工藝下的力學(xué)性能對(duì)比。

本研究對(duì)16Mn鋼采用新工藝實(shí)現(xiàn)了圖1的設(shè)想，獲得了如圖2、圖3的顯微組織，達(dá)到了附表中所示的顯著提高可用強(qiáng)度的目的。并且取得了如圖4、圖5、圖6的斷口及其對(duì)應(yīng)顯微組織照片，從而證實(shí)了圖1設(shè)想的正確性及附表中性能的可靠性。

附表

按本發(fā)明的強(qiáng)韌化熱處理工藝所設(shè)計(jì)的強(qiáng)韌化中頻感應(yīng)熱處理設(shè)備如圖7所示。中頻感應(yīng)熱處理設(shè)備是由加熱爐和淬火裝置構(gòu)成，其特點(diǎn)是在上述淬火裝置后面還包括有再加熱爐和淬火裝置。而且上述設(shè)備中的加熱爐和再加熱爐之間可以構(gòu)成同步溫差感應(yīng)電爐而共用一套可控硅中頻感應(yīng)電源。上述兩組加熱電爐的溫度相差80～100℃。

采用上述設(shè)備實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的工藝作法如下：

工件在水平傳動(dòng)架1上與感應(yīng)電爐作相對(duì)地單向旋轉(zhuǎn)和移動(dòng)，使工件先經(jīng)感應(yīng)加熱電爐2加熱到完全奧氏體化溫度A_c3以上20～30℃（必要時(shí)可提高到過(guò)熱溫度以下任一溫度），隨后進(jìn)入第一套噴水淬火裝置3淬火至200℃左右（此溫度起防淬裂和促干燥的作用），再進(jìn)入再加熱感應(yīng)電爐4加熱至A_c3以下10～50℃后，進(jìn)入第二套噴水淬火裝置5淬火至200℃左右，全過(guò)程可以同時(shí)在同一長(zhǎng)工件上依次連續(xù)進(jìn)行。通過(guò)自動(dòng)控溫系統(tǒng)6和中頻感應(yīng)電源7調(diào)整和控制再加熱感應(yīng)電爐的加熱溫度來(lái)控制結(jié)構(gòu)鋼的綜合力學(xué)性能。

近期開(kāi)發(fā)的利用軋制余熱直接淬火的在線強(qiáng)韌化熱處理生產(chǎn)線，也是沿用傳統(tǒng)的淬火和高溫回火工藝，由均整機(jī)后淬火裝置和高溫回火爐聯(lián)合構(gòu)成。

而按本發(fā)明的強(qiáng)韌化熱處理工藝所設(shè)計(jì)的在線強(qiáng)韌化生產(chǎn)線，以φ140自動(dòng)軋管機(jī)組熱軋生產(chǎn)線（圖8）為例，由均整機(jī)后淬火裝置和再加熱爐構(gòu)成，其特征在于在上述裝置后還包括有一個(gè)機(jī)械化淬火槽。