中碳硅錳鉻鎳系低合金鋼的貝氏體等溫熱處理方法
【專利摘要】一種中碳硅錳鉻鎳系低合金鋼的貝氏體等溫熱處理方法，意在解決傳統等溫熱處理工藝在回火溫度低于等溫淬火溫度時，屈服強度顯著偏低，不能滿足某些關鍵零部件性能需求。方法：將中碳硅錳鉻鎳系低合金鋼奧氏體化處理，之后在馬氏體轉變溫度MS以上5℃～60℃進行等溫油淬或等溫氣淬并保溫120～180min，再在高于等溫淬火溫度10℃～60℃以上回火30～150min，即完成。經本發明方法處理后，中碳硅錳鉻鎳系低合金鋼的抗拉強度達到1590MPa～1980MPa，屈服強度達到1350MPa～1770MPa，延伸率為14％～25％。
【專利說明】中碳硅錳鉻鎳系低合金鋼的貝氏體等溫熱處理方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及中碳硅錳鉻鎳系低合金鋼貝氏體等溫熱處理方法。

【背景技術】
[0002] 中碳娃猛鉻鎳系低合金鋼是低合金高強鋼，其含碳量一般在0. 25-0. 5%之間，合 金元素總含量不高于5%，其中Cr、Ni和Mn元素具有提高鋼的淬透性的作用；Mo和V元素 的添加，能夠起到細化晶粒，改善鋼的顯微組織的作用，并可以提高鋼的回火能力。因其強 度高，中碳硅錳鉻鎳系低合金鋼已經應用于飛機起落架、火箭殼體材料和發動機泵十字軸。 隨著航空航天技術的發展，對中碳硅錳鉻鎳系低合金鋼的綜合強度、韌性也提出了越來越 高的要求。
[0003] 對于中碳硅錳鉻鎳系低合金鋼，傳統的貝氏體等溫熱處理工藝為：貝氏體等溫淬 火后，在等溫淬火溫度以下進行一次回火。但是，這種傳統的工藝在應用于某飛行器發動機 十字軸時，多批次產品性能不合格，低于〇 b彡1570MPa、σ 〇. 2彡1285MPa、δ 5彡9%的性 能指標，不能滿足關鍵零部件高強韌性要求，嚴重阻礙了飛行器制造進度。為此開發了一種 新的貝氏體等溫熱處理工藝，在保證該系列鋼拉伸強度和塑性指標的同時，顯著提高鋼的 屈服強度，達到強韌性兼得，拓寬中碳硅錳鉻鎳系低合金鋼的適用范圍。


【發明內容】

[0004] 本發明是要解決現有貝氏體等溫熱處理工藝中的技術偏見，提供了一種中碳硅錳 鉻鎳系低合金鋼的貝氏體等溫熱處理新方法，使其具備良好的強韌性，達到良好的綜合力 學性能。
[0005] 本發明公開了一種中碳硅錳鉻鎳系低合金鋼貝氏體等溫熱處理方法，是通過以下 步驟實現的：
[0006] 步驟1)對中碳硅錳鉻鎳系低合金鋼進行奧氏體化處理；
[0007] 步驟2)在中碳硅錳鉻鎳系低合金鋼的馬氏體轉變開始點Ms以上的溫度下進行等 溫淬火與保溫；
[0008] 步驟3)將步驟2)處理后的中碳硅錳鉻鎳系低合金鋼在高于等溫淬火溫度以上進 行回火與保溫。
[0009] 本發明所述的中碳硅錳鉻鎳系低合金鋼包括40SiMnCrNiMoV鋼，37SiMnCrNiMoV 鋼，30Si2MnCrMoVE 鋼或 35SiMnCrMoVA 鋼。
[0010] 本發明所述步驟1)中奧氏體化溫度為中碳硅錳鉻鎳系低合金鋼的Ae3以上30°C? 50°C，保溫時間為10?30min，其中A e3為加熱時鐵素體全部轉變為奧氏體時的終了溫度。
[0011] 本發明所述步驟2)中在馬氏體轉變開始點Ms以上5°C?60°C對中碳硅錳鉻鎳系 低合金鋼進行等溫淬火。
[0012] 本發明所述步驟2)中對中碳硅錳鉻鎳系低合金鋼進行等溫淬火的保溫時間為 90 ?240min。
[0013] 本發明所述步驟3)中在等溫淬火溫度以上5°C?85°C對中碳硅錳鉻鎳系低合金 鋼進行回火。
[0014] 本發明所述步驟3)中對中碳硅錳鉻鎳系低合金鋼進行回火的保溫時間為10? 200min。
[0015] 本發明所述步驟2)中等溫淬火方式為等溫油淬或等溫氣淬。
[0016] 本發明中，針對某一特定的中碳硅錳鉻鎳系低合金鋼，Ms是固定值，且本領域技術 人員根據公知常識很簡單的就能夠獲得某中碳硅錳鉻鎳系低合金鋼的馬氏體轉變點Ms。
[0017] 與傳統淬火回火工藝不同，本發明公開的中碳硅錳鉻鎳系低合金鋼貝氏體等溫熱 處理方法，首先對中碳硅錳鉻鎳系低合金鋼奧氏體化，在中碳硅錳鉻鎳系低合金鋼的貝氏 體轉變溫度區間內進行等溫淬火，得到大量貝氏體和極少量未轉變奧氏體；在高于淬火溫 度的溫度下回火，產生逆轉變奧氏體；在冷卻時，部分奧氏體分解，碳化物析出，形成具有納 米級無碳化物貝氏體和殘余奧氏體及少量細小碳化物的復相組織，最終的富碳奧氏體含量 在3%?10%之間。相對于傳統淬火回火工藝，本發明的貝氏體等溫熱處理工藝使得中碳 硅錳鉻鎳系低合金鋼在保持高抗拉強度和良好塑韌性的情況下，明顯提高屈服強度。
[0018] 經本發明的中碳硅錳鉻鎳系低合金鋼貝氏體等溫熱處理方法處理后的中碳硅錳 鉻鎳系低合金鋼的抗拉強度達到1590MPa?1980MPa，屈服強度達到1350MPa?1770MPa， 延伸率為14%?25%。相比傳統熱處理工藝，本發明在保證該系列鋼種具備高拉伸強度和 塑性的同時顯著提高了屈服強度，使得綜合力學性能顯著提高。同時，該系列鋼種不同的 含碳量，獲得不同的高強度、高韌性與優良的應力腐蝕抗力的配合，從而滿足不同的性能需 求。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019] 圖1為試驗2處理后40SiMnCrNiMoV鋼的金相照片；
[0020] 圖2為試驗2處理后40SiMnCrNiMoV鋼的XRD圖譜；
[0021] 圖3為試驗2處理后40SiMnCrNiMoV鋼的EBSD照片；
[0022] 圖4為試驗2處理后40SiMnCrNiMoV鋼的TEM照片。

【具體實施方式】
[0023] 為了本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本 發明做進一步詳細說明。
[0024] 實施例1 :
[0025] 將40SiMnCrNiM〇V系列中碳硅錳鉻鎳系低合金鋼進行貝氏體等溫熱處理，是通過 以下步驟實現的：
[0026] 步驟1)將中碳硅錳鉻鎳系低合金鋼奧氏體化處理。所述的奧氏體化溫度為中碳 硅錳鉻鎳系低合金鋼的A e3以上30°C?50°C，保溫時間為IOmin?30min，其中Ae3為加熱 時鐵素體全部轉變為奧氏體時的終了溫度；
[0027] 步驟2)在中碳硅錳鉻鎳系低合金鋼的馬氏體轉變開始點Ms以上5°C?60°C的溫 度進行等溫淬火，保溫時間120?180min ;
[0028] 步驟3)將步驟2)處理后的中碳硅錳鉻鎳系低合金鋼在高于等溫淬火溫度以上 10°C?60°C回火，保溫時間30?150min。
[0029] 對于某一特定的中碳娃猛鉻鎳系低合金鋼，馬氏體轉變點Ms是固定的。
[0030] 本實施例適用鋼種的成分如表1所示（質量百分比Wt. % ):
[0031] 表1實施例1中熱處理方法適用鋼種的成分（質量百分比Wt. % )
[0032]

【權利要求】
1. 一種中碳硅錳鉻鎳系低合金鋼貝氏體等溫熱處理方法，其特征在于此等溫熱處理方 法是通過以下步驟實現的： 步驟1)對中碳硅錳鉻鎳系低合金鋼進行奧氏體化處理； 步驟2)在中碳硅錳鉻鎳系低合金鋼的馬氏體轉變開始點Ms以上的溫度進行等溫淬火 與保溫； 步驟3)將經過步驟2)處理后的中碳硅錳鉻鎳系低合金鋼在高于等溫淬火溫度以上進 行回火與保溫。
2. 根據權利要求1所述的中碳硅錳鉻鎳系低合金鋼貝氏體等溫熱處理方法，其特征在 于：所述步驟1)中奧氏體化溫度為中碳硅錳鉻鎳系低合金鋼的A e3以上30°C?50°C，保溫 時間為10?30min，其中Ae3為加熱時鐵素體全部轉變為奧氏體時的終了溫度。
3. 根據權利要求1或2所述的中碳硅錳鉻鎳系低合金鋼貝氏體等溫熱處理方法，其特 征在于：所述步驟1)中對中碳硅錳鉻鎳系低合金鋼在850°C?900°C的溫度下保溫15? 20min完成奧氏體化處理。
4. 根據權利要求1或2所述的中碳硅錳鉻鎳系低合金鋼貝氏體等溫熱處理方法，其特 征在于：所述步驟2)中在馬氏體轉變開始點Ms以上5°C?60°C對中碳硅錳鉻鎳系低合金 鋼進行等溫淬火。
5. 根據權利要求1或2所述的中碳硅錳鉻鎳系低合金鋼貝氏體等溫熱處理方法，其 特征在于：所述步驟2)中對中碳硅錳鉻鎳系低合金鋼進行等溫淬火的保溫時間為90? 240min〇
6. 根據權利要求1或2所述的中碳硅錳鉻鎳系低合金鋼貝氏體等溫熱處理方法，其 特征在于：所述步驟2)中對中碳硅錳鉻鎳系低合金鋼進行等溫淬火的保溫時間為120? 180min〇
7. 根據權利要求1或2所述的中碳硅錳鉻鎳系低合金鋼貝氏體等溫熱處理方法，其特 征在于：所述步驟3)中在等溫淬火溫度以上5°C?85°C對中碳硅錳鉻鎳系低合金鋼進行回 火。
8. 根據權利要求1或2所述的中碳硅錳鉻鎳系低合金鋼貝氏體等溫熱處理方法，其特 征在于：所述步驟3)中在等溫淬火溫度以上10°C?60°C對中碳硅錳鉻鎳系低合金鋼進行 回火。
9. 根據權利要求1或2所述的中碳硅錳鉻鎳系低合金鋼貝氏體等溫熱處理方法，其特 征在于：所述步驟3)中對中碳硅錳鉻鎳系低合金鋼進行回火的保溫時間為10?200min。
10. 根據權利要求1或2所述的中碳硅錳鉻鎳系低合金鋼貝氏體等溫熱處理方法，其 特征在于：所述的中碳硅錳鉻鎳系低合金鋼包括40SiMnCrNiMoV鋼，37SiMnCrNiMoV鋼， 30Si2MnCrMoVE 鋼或 35SiMnCrMoVA 鋼。
【文檔編號】C21D1/22GK104294014SQ201310301510
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2013年7月18日 優先權日:2013年7月18日
【發明者】孫秀京, 朱景川, 葉茂, 來忠紅, 王淑青, 崔玉玲, 王月, 肖抓, 王慧, 田堂振, 白文勇 申請人:首都航天機械公司, 哈爾濱工業大學, 中國運載火箭技術研究院