[发明专利]一种细化35CrMo合金钢晶粒的加工方法

说明书

本发明公开了一种细化35CrMo合金钢晶粒的加工方法，包括以下步骤：将35CrMo合金钢铸锭采用中频感应炉重熔得到所需尺寸35CrMo合金钢试样；将试样在箱式电阻炉中进行加热保温，加热保温后，对试样进行镦粗试验，镦粗试验后，立即在水中进行淬火，得到具有高温变形组织的试样；将具有高温变形组织的试样，进行预先油淬，冷却至室温后，进行循环超声淬火‑回火处理，实现晶粒组织的细化和均匀化，得到晶粒细化35CrMo合金钢。采用本发明方法获得的构件，显微疏松缺陷得到明显减少，晶粒尺寸可细化到10μm以下，组织均匀性得到明显改善，有利于提高合金构件的综合性能。

技术领域

本发明涉及一种钢材料的热加工和后续热处理技术领域，具体涉及一种细化35CrMo合金钢晶粒的加工方法。

背景技术

35CrMo合金结构钢，有很高的静力强度、冲击韧性及较高的疲劳极限；在高温下其有高的蠕变强度与持久强度，长期工作温度可达500℃，因而其主要用于制造承受冲击、弯扭、高载荷的各种机器中的重要零件。

由于热压缩过程中变形不均匀，而且原始铸造组织存在晶粒粗大和偏析现象，所以再结晶组织一般也存在不均匀。承力构件用35CrMo钢具有强烈的组织遗传倾向，细化晶粒的首要任务是减少和消除组织遗传，目前细化晶粒主要有以下两种方法：(1)采用临界区快速加热的方法获得球状奥氏体来细化晶粒，钢的非平衡组织再次奥氏体化时，转变产物分为片状奥氏体和球状奥氏体两种相。若新生成的相以片状奥氏体为主，则在奥氏体化后，原始粗大的奥氏体晶粒将得到恢复，造成组织遗传；若新生成的相以球状奥氏体为主，那么原始粗大的奥氏体晶粒将得到细化，而不发生组织遗传，但是一般难以形成以球状奥氏体为主的新生相。(2)采用奥氏体再结晶的方法来细化晶粒，再结晶晶粒具有新的位相，与原始粗大晶粒不存在固定的位相关系，因此可以消除组织遗传,但其难点在于确定合适的奥氏体再结晶温度和保温时间。当奥氏体再结晶温度较低时，孕育期较长，形核率较低，参与再结晶的奥氏体数量较少，导致再结晶晶粒粗大；当再结晶温度过高时，孕育期较短，晶粒快速长大，同样也会导致再结晶晶粒粗大。

发明内容

本发明的目的是提供一种细化35CrMo合金钢晶粒的加工方法，达到大幅度降低其晶粒尺寸的目的，减少组织遗传，从而提高35CrMo合金钢的综合性能。

本发明这种细化35CrMo合金钢晶粒的加工方法，包括以下步骤：

(1)将35CrMo合金钢铸锭采用中频感应炉重熔得到所需尺寸35CrMo合金钢试样；

(2)将步骤(1)中的试样在箱式电阻炉中进行加热保温，加热保温后，对试样进行镦粗试验，镦粗试验后，立即在水中进行淬火，得到具有高温变形组织的试样；

(3)将步骤(2)中的具有高温变形组织的试样，进行预先油淬，冷却至室温后，进行亚温循环超声淬火-回火处理，实现晶粒组织的细化和均匀化，处理完毕后，得到晶粒细化的35CrMo合金钢。

所述步骤(1)中的35CrMo合金钢铸锭的化学组分及重量百分含量为：C0.32-0.40％，Si 0.17-0.37％，Mn 0.40-0.70％，Cr 0.80-1.10％，Mo 0.15-0.25％，S≤0.035％，P≤0.035％，Ni+Cu≤0.06％，Fe余量。

所述步骤(2)中，加热保温的具体处理方法为：将试样以9～11℃/s的加热速率升温到1200℃～1210℃，保温14～16min；然后以9～11℃/s的冷却速率降温到变形温度1000℃～1050℃，保温9～11min。

所述步骤(2)中，镦粗试验的应变速率为0.01s^-1～0.1s^-1，变形量为0.35～0.4。