[发明专利]一种低碳钢结构件的热处理方法

说明书

本发明涉及一种低碳钢结构件的热处理方法，通过对低碳钢结构件的元素成分含量对比实验结果的系统研究和观察分析，以及各工艺步骤对产品力学性能的影响结果进行对比分析，对现有低碳钢结构件的热处理步骤和参数均进行了优化改进调整，从而更好地控制低碳钢结构件产品的显微组织的相构成与形貌，并制定了优化的冷轧、退火、酸洗、固溶处理、深冷处理的工艺步骤，获得低碳钢结构件在强度和塑性上的提升，从而具备良好的应用性能。

技术领域

本发明涉及金属热处理领域，具体的说，是涉及一种低碳钢结构件的热处理方法。

背景技术

低碳钢为碳含量低于0.25％的碳素钢，因其强度低、硬度低而软，故又称软钢。它包括大部分普通碳素结构钢和一部分优质碳素结构钢，大多不经热处理用于工程结构件，有的经渗碳和其他热处理用于要求耐磨的机械零件。低碳钢退火组织为铁素体和少量珠光体，其强度和硬度较低，塑性和韧性较好。因此，其冷成形性良好，可采用卷边、折弯、冲压等方法进行冷成形。这种钢还具有良好的焊接性，易于接受各种加工如锻造、焊接和切削，常用于制造链条、铆钉、螺栓、销轴等。

目前国产低碳钢在国内市场的份额占较大优势，但产品供应存在结构性不足，主要在于一些高附加值的低碳钢结构件不能生产或质量难以达到用户的要求。在低碳钢结构件生产过程中要求工艺技术控制精度较高，对设备的冲击较大，在产品尺寸精度和表面质量上，我国与国外先进水平也有一定差距，易出现强塑性不足、耐腐蚀性差、使用寿命低等现象。为了进一步开拓低碳钢结构件的适用范围，提高综合力学性能，发明人对此作了深入研究和分析，进一步拓展了低碳钢结构件在高强度、高韧性产品领域的应用。

发明内容

为了提高低碳钢结构件在强度和塑性等方面综合力学性能，消除轧制工艺带来的残余应力，并延长产品使用寿命，本发明提供了一种低碳钢结构件的热处理方法，该方法通过细化晶粒能够制备出具有良好的强度、塑性等机械性能的低碳不锈钢产品。具体技术方案如下：

一种低碳钢结构件的热处理方法，包括退火步骤和酸洗步骤，其中，退火步骤为：退火开始前，先将所述低碳钢经1.5～2.0h，将温度升到600～650℃并保温20～40分钟，然后再经3.5～4.0h升温至退火温度为980～1080℃，保温时间为2～3h，之后经2.5～3.0h降温至550～620℃，然后出炉堆冷至室温；

酸洗步骤为：采用含有硝酸和盐酸的混合酸液进行第一次酸洗，所述硝酸浓度为30～50g/L，所述盐酸浓度为硝酸浓度的0.5～1倍，酸洗时间为10～30秒，然后进行第二次酸洗，第二次酸洗采用硝酸和氢氟酸的混合酸液，所述硝酸浓度为10～20g/L。

所述酸洗步骤之后进行固溶处理：即在氩气保护气氛下，将所述低碳钢先进行预热，之后再升温加热至900～1020℃，保温时间为30～50分钟。

经过所述固溶处理后，将所述低碳钢放入温度为-60～-40℃的深冷环境中，保持1.5～2.0h，之后取出至室温，获得所述低碳钢结构件。

所述低碳钢结构件的组成成分及重量百分比为：C：0.01～0.10，Si：1.50～2.50，Mn：1.60～2.20，P小于0.005，S小于0.010，Cr：17.50～20.50，Ni：0.05～0.15，Mo：0.05～0.10，B：0.005～0.010，余量为Fe和不可避免的杂质。

所述固溶处理步骤中，预热温度为450～550℃，预热保温时间为0.5～1.0h。

所述低碳钢结构件的硬度至少为HRC 62，屈服强度为750～780MPa，延伸率10～13％。

所述低碳钢结构件用于机械传动装置结构件。