[其他]高碳低合金钢高温形变球化退火工艺

说明书

一种高碳低合金钢高温形变球化退火工艺方法，主要用于ＧＧｒ１５钢。包括将坯材用中频感应炉加热至＞８４０～１０００℃，在碳化物尚未溶解、奥氏体尚未均匀化时进行两相区形变，一次加热完成下料、锻造、等温处理三道工序，其目的是使产品达到奥氏体和碳化物双细化的结果，并达到节能、节材、扩大加工范围的效果。

本发明是属于机械零件制造中高碳低合金钢高温形变球化退火工艺方法，主要用于GCr15钢。

众所周知，钢的形变热处理方法是使压力加工与热处理密切结合，同时利用形变强化及相变强化的综合工艺，从而有效地发挥金属强韧性，提高产品零件质量，并达到节约能源、节约材料、消除环境污染、缩短生产周期等效果。但是目前这种工艺方法在国内外生产实践中还存在不少困难，许多问题尚停留在实验室摸索阶段。已知的工艺方法也有诸种不完善之处。例如：日本浅田千牧等提出的采用加热温度为780℃，接着在720℃时把锻造和退火合二为一来完成，因温度范围狭窄，零件变形抗力较大，生产中难于推广。（见浅田千秋《热处理》1973年vo.13.№ 1 24～27）。

云南轴承厂研究的工艺方法，把加热温度提高到800～840℃，实现了煅造、退火两道工序合并，降低了零件变形抗力，但该工艺只适用于中、小型轴承套的煅造和退火，应用范围局限性较大。（见《金属热处理》1984.NO.8.p2～8）

苏联М·И·Синелънико在1979年研究的工艺方法，把轴承钢加热到1100℃时连续冷却到750℃进行形变，然后再升温到780℃进行完全球化退火，这种工艺虽然利用了锻造余热，但仍需两次加热，且需要复杂的冷却设备和连续式退火炉，工艺较为复杂，未见轴承生产中大量应用。（见М·И·Синелънико《СТАлЬ》1974.№4 303～305）。

为提高奥氏体形核率，有的研究者提出采用激光束和电子束快速加热，这种方法设备复杂，投资大，生产中应用有困难。（见Drlich J第15届国际热处理论文集和Crange、R·A《Met·TRans》V·2＜1971＞65）。

本发明的目的是采用普通设备快速高温加热，在高碳低合金钢中奥氏体尚不均匀，碳化物还未溶解时立即进行形变，把形变强化和相变强化有机结合起来，使奥氏体和碳化物双细化，并使碳化物园正度改善从而提高产品使用寿命和可靠性，并达到扩大零件加工范围、节能、节材、缩短生产周期、消除环境污染、改善劳动条件的效果。

本发明的工艺流程可参看附图A。该工艺采用中频感应加热炉快速加热到＞840～1000℃时立即进行下料、锻造、等温处理三道工艺仅需一次加热即完成。

工艺路线见附图B。采用中频感应加热炉快速加热到A_c1-A_cm以上的某一个温度范围（利用相变滞后于温升的原理，被迅速加热到高温的钢材已经变软，有利于形变成型），这时加热温度超过两相区温度，热轧钢中的奥氏体、片状珠光体、残余碳化物网转变为不均匀的奥氏体、碳化物仍未溶完，形变时奥氏体内部要发生“多边化”现象，即奥氏体内部的位错结构因受应力应变作用发生攀移、堆砌，使形变前分散在晶粒内部杂乱排列的位错基本消失，出现大量呈规则排列的位错“墙”网组织，也就是说奥氏体形变后晶粒内将形成亚晶界结构。

奥氏体内因形变生成的大量亚晶界对高碳低合金钢碳化物的球化具有十分重要的意义，因为碳化物的球化有一个成核、生成过程，可是由于碳化物的相与奥氏体基本相的不亲合性，所以未形变高碳低合金钢在两相区冷却时碳化物只能在奥氏体晶界（晶格缺陷部位）上形核析出，要在晶格结构完整的奥氏体晶粒内部产生碳化物核心是不可能的。经过本工艺形成的高碳低合金钢奥氏体晶粒内部形成大量亚晶界，这些亚结构就是碳化物质点的新形核位置，所以本工艺形变为高碳低合金钢碳化物球化成核生长过程创造了有利条件。

对形变的高碳低合金钢另件来说，要得到符合相应标准要求的球状珠光体组织，还有待以下二个组织变化，一是形变时析出的大量碳化物质点需要通过聚集长大方式生成粒状碳化物，二是亚稳形变奥氏体完成A-P转变形成粒状珠光体组织。这两个变化需在680～720℃等温2～3小时处理过程中完成。