[发明专利]一种细化低碳高合金钢奥氏体晶粒和马氏体板条组织的热处理工艺

说明书

本发明公开一种细化低碳高合金钢奥氏体晶粒和马氏体板条组织的热处理工艺，将低碳高合金钢样品表面涂上高温抗氧化漆后进行循环淬火处理，循环淬火处理后的试样在‑196℃的液氮中保温2h，随后取出空冷至室温，然后再进行回火处理；再将试样放入‑196℃的液氮中保温2h，随后取出空冷至室温，然后再进行回火处理获得组织细化的低碳高合金钢；本发明所得的低碳高合金钢奥氏体晶粒和马氏体板条显著细化，并提高了强韧性能和硬度；本发明工艺成本低廉、可操作性强。

技术领域

本发明公开一种细化低碳高合金钢奥氏体晶粒和马氏体板条组织的热处理工艺，属于材料热处理工艺技术领域。

背景技术

低碳高合金钢具有高硬度、高韧性等特点，通过热处理工艺获得优异的强韧性能，特别是高强度性能使其具有广泛的应用前景；然而现有的制备工艺特别是最后的热处理工艺获得的奥氏体晶粒尺寸较大，这限制了低碳高合金钢强韧性能的进一步提升；通过何种方式细化其奥氏体晶粒尺寸，进一步控制马氏体板条宽度，一直是本领域技术人员努力的方向。

发明内容

本发明提出一种细化低碳高合金钢奥氏体晶粒和马氏体板条组织的热处理工艺，通过改进热处理工艺对组织进行工艺控制，可操作性高、成本低廉、工艺简单，本发明通过循环淬火来控制奥氏体晶界以及马氏体板条宽度，能有效细化奥氏体晶粒和马氏体板条，且提高低碳高合金钢的强韧性能和硬度等。

本发明技术方案如下：

一种细化低碳高合金钢奥氏体晶粒和马氏体板条组织的热处理工艺，包括以下步骤：

(1)循环淬火：将低碳高合金钢试样表面涂上高温抗氧化漆之后放入炉中进行循环淬火处理，让合金元素发生固溶以及大部分碳化物溶解；

(2)冷处理和回火处理：将步骤(1)的试样，在-196℃的液氮中保温2h，随后取出空冷至室温，然后再进行回火处理；

(3)再次冷处理和回火处理：将步骤(2)的试样，在-196℃的液氮中保温2h，随后取出空冷至室温，然后再进行回火处理得到样品。

步骤(1)低碳高合金钢的化学成分按重量百分比计如下：C：0.17～0.25％，Co：10.0～11.0％，Cr：15.0～16.0％，Mn：0.3～0.4％，Mo：1.5～2.5％，Ni：2.0～2.5％，Si：0.3～0.6％，W：2.0～3.0％，余量为铁和其它不可避免杂质元素。

步骤(1)循环淬火处理温度在1000～1060℃内，淬火温度顺序由高到低选取4～5个温度，选取的相邻两个的淬火温度跨度为10～20℃，并在每个温度保温3～5min，每次淬火都采用冷却介质进行淬冷处理至室温，淬冷介质为机油。

步骤(1)高温抗氧化漆的厚度为1-2mm，每次淬火之前涂抹；高温抗氧化漆型号为1309D，购买至浙江黄岩特涂新材料有限公司。

步骤(2)和步骤(3)的回火处理是将样品在500～530℃下保温2h，然后取出空冷。

本发明通过液氮进行深冷处理，将淬火后不稳定的残余奥氏体转变为马氏体，从而减少残余奥氏体的含量；通过回火工艺，使试样析出第二相组织，提高低碳高合金钢的强度。

本发明的有益效果；

(1)本发明通过多次循环淬火，使组织为马氏体状态的样品返回加热，发生奥氏体转变时奥氏体晶核形成机会较多，形核数目多，从而使得晶粒发生了细化；细化的奥氏体晶粒在冷却介质中淬火时，在细小的奥氏体晶粒上析出的马氏体板条的宽度也较窄，从而使得马氏体板条也发生了细化。

(2)本发明通过多次循环淬火，并进行后续的冷处理和回火工艺后，低碳高合金钢的强韧性能提高，且试样的硬度升高。

附图说明

图1为经过抛光腐蚀之后的金相对比图(a对比例1试样，b实施例1试样)；