[发明专利]42CrMo材料的强韧化处理方法

说明书

技术领域

    本发明涉及一种热处理工艺，尤其涉及一种42CrMo材料的强韧化处理方法。

背景技术

风电是清洁能源的重要组成部分，但是风电机组都处于野外自然条件恶劣的地方，受力情况复杂多变，这就对机组上的连接螺栓的可靠性提出了很苛刻的要求；连接螺栓的强度指标（抗拉伸强度）要达到σ_b1100MP_α 以上，超过国标GB/T3098.1规定的σ_b1040MP_α要求；同时，如果要使风机在北方冬季严寒天气下正常工作，其连接螺栓的韧性指标需要达到-40℃低温冲击功Akv35J以上，这也比国标规定的常温冲击功Akv27J的要求更为严苛。

对42CrMo材料而言，因为强度指标和韧性指标是互为矛盾的，若采用普通的热处理调质工艺，提高其中一个指标，将导致另一指标下降，普通的热处理调质工艺不能同时满足强度指标和韧性指标的要求；针对两种指标不能兼顾的问题，现有技术只能通过选用十分昂贵的含Ni材料（如40CrNiMo）来解决，这使得生产成本大幅增加。

发明内容

针对背景技术中描述的问题，本发明在不改变42CrMo材料的基础上，对材料的处理工艺进行了改进，使42CrMo材料的强度指标和韧性指标均达到使风机可在野外恶劣条件使用的要求；具体处理步骤为：1）将42CrMo材料加热至高于42CrMo材料的奥氏体化温度Ac3 60℃~80℃，并在此温度下对42CrMo材料进行保温，保温时间满足使42CrMo材料完全奥氏体化；

2）对经过步骤1）处理后的42CrMo材料，在温度低于奥氏体化温度Ac3 5℃~10℃的条件下，对42CrMo材料进行保温，保温时间满足使42CrMo材料中的铁素体析出含量在5%~10%；

3）对经过步骤2）处理后的42CrMo材料进行淬火；

4）对经过步骤3）处理后的42CrMo材料，进行回火处理，消除淬火处理后的残余应力。

前文所述步骤1）中保温时间为2小时以上。

前文所述步骤2）中保温时间为2小时以上。

前文所述步骤3）中的回火处理包括：在温度530℃条件下，对42CrMo材料保温3小时。

本发明的有益技术效果是：采用本发明方法，可使低成本的42CrMo材料的强度指标和韧性指标同时得到提高，由此材料所制作出的零件，可满足设备在恶劣天气环境下长期正常工作。

附图说明

图1、本发明的工艺流程示意图；

图2、经普通工艺处理得到的42CrMo材料金相照片；

图3、采用本发明工艺，在双相区淬火后，进行低温回火处理后的42CrMo材料金相照片；

图4、采用本发明工艺得到的42CrMo材料金相照片。

具体实施方式

在钢材内部组织结构中，铁素体是软而韧，马氏体是硬而脆，两种组织的性质相反，但利用双相钢原理，只要使两种组织的金相合理搭配，是能够同时得到较高的强度和韧性的；具体来说，就是在热处理过程中，控制热处理工艺的参数（温度和时间），达到调整铁素体和马氏体（更准确的说，应该是由马氏体转化得到的回火索氏体）的数量、形貌和分布特征的目的，这样就可解决强度和韧性之间的矛盾，最终获得同时具备较高强度和韧性的材料。

本发明的思路是：让材料内部的金相组织全部转化为奥氏体，然后再使其析出部分铁素体，形成双相组织，并在双相区进行淬火，使剩余的奥氏体（即析出铁素体后剩余的奥氏体）形成淬火马氏体，再对材料进行回火，使淬火马氏体转化为回火索氏体，最终得到金相结构由回火索氏体和铁素体组成的新材料；其具体步骤为：

1）将42CrMo材料加热至高于42CrMo材料的奥氏体化温度Ac3 60℃~80℃，并在此温度下对42CrMo材料进行保温，保温时间满足使42CrMo材料完全奥氏体化；

2）对经过步骤1）处理后的42CrMo材料，在温度低于奥氏体化温度Ac3 5℃~10℃的条件下，对42CrMo材料进行保温，保温时间满足使42CrMo材料中的铁素体析出含量在5%~10%；

3）对经过步骤2）处理后的42CrMo材料进行淬火；

4）对经过步骤3）处理后的42CrMo材料，进行回火处理，消除淬火处理后的残余应力。

这其中有几个问题值得说明：