本发明专利技术属于钢铁材料热处理领域，特别是一种厚大断面低碳低合金钢铸锻件的热处理工艺，适应于解决大断面低碳低合金钢铸锻件因壁厚大热处理时心部淬不透而产生低温冲击韧性低且不稳定的问题。本发明专利技术的特征在于在传统的淬火、回火热处理之间添加一个Ac1以下50℃～90℃温度的退火处理和一个Ac3±25℃温度范围内的中间热处理，同时相应地调整传统工艺的回火温度，从而达到通过中间热处理调节厚大断面心部粒状贝氏体组织中马氏体/奥氏体岛状组织(简称M-A岛)的含量、尺寸、碳浓度、硬度及分布位置的目的，实现与基体组织的良好匹配，进一步通过适当的回火热处理控制粒状贝氏体基体和M-A岛在回火过程的演化来使厚大断面钢铸锻件心部组织具有优良的强韧性。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术属于钢铁材料热处理领域，特别是一种厚大断面低碳低合金钢铸锻件的热处理工艺，适应于解决大断面低碳低合金钢铸锻件因壁厚大热处理时心部淬不透而产生低温冲击韧性低且不稳定的问题。本专利技术的特征在于在传统的淬火、回火热处理之间添加一个Ac1以下50℃～90℃温度的退火处理和一个Ac3±25℃温度范围内的中间热处理，同时相应地调整传统工艺的回火温度，从而达到通过中间热处理调节厚大断面心部粒状贝氏体组织中马氏体/奥氏体岛状组织(简称M-A岛)的含量、尺寸、碳浓度、硬度及分布位置的目的，实现与基体组织的良好匹配，进一步通过适当的回火热处理控制粒状贝氏体基体和M-A岛在回火过程的演化来使厚大断面钢铸锻件心部组织具有优良的强韧性。【专利说明】一种厚大断面低碳低合金钢铸锻件的热处理工艺
本专利技术属于钢铁材料热处理领域，特别是一种厚大断面低碳低合金钢(如=Cr-M0钢等)铸锻件的热处理工艺。
技术介绍
低碳低合金Cr-Mo钢由于具有较好强韧性以及优异抗氢脆性能、广泛应用与大型加氢反应器，核电缸体以及某些对材料强度、低温韧性以及耐高温性能有一定要求的部件上。在传统工业应用条件下，低碳低合金Cr-Mo钢铸锻件的标准热处理工艺为淬火+回火。淬火后得到下贝氏体或马氏体组织，而后进行适当温度的回火处理后，材料的强度和塑韧性能达到良好匹配。 但随着加氢装置规模的不断扩大和核电功率的不断增大，低碳低合金Cr-Mo钢铸锻件的尺寸和壁厚显著增加，在实际制造热处理过程中淬火冷却能力不足，虽然在某些大型锻件淬火时采用了高压喷水冷却方式来提高淬火冷却速度，但其心部仍然难以淬透，同时容易引起锻件严重变形甚至开裂。因此，厚大断面(一般指断面厚度为100~600mm)低碳低合金CrMo钢铸锻件在淬火后心部容易得到以韧性较差的粒状贝氏体为主的中温转变产物，严重影响了大型工件心部的低温冲击韧性。 为了提高厚大断面低碳低合金CrMo钢铸锻件的心部性能，也有一些文献报道，采用亚温临界热处理工艺来提高材料的低温冲击韧性，由于亚临界温度奥氏体化，使得组织中含未溶铁素体含量较高，不仅大大降低了材料的强度，而且大幅降低了材料的高温持久性能，对于对材料高温性能有特殊要求的部分铸锻件不适合使用。 因此，如何通过简单的热处理工艺在不依靠冷速的条件下实现厚大断面低合金CrMo钢以及其他低碳低合金钢心部强度和塑韧性的良好结合，对于厚大断面低合金CrMo钢以及其他低碳低合金钢铸锻件的生产制造具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种厚大断面低碳低合金钢铸锻件的热处理工艺，在尽量不增加或者少量增加生产成本的前提下，不改变铸、锻件合金成分，仅通过改进热处理工艺，来调整材料组织中各相性质，调节各相的总量、尺寸及分布，改善厚大断面低碳低合金钢(如=Cr-Mo钢等)铸锻件心部组织，进而使大型铸锻件的强度和塑韧性均得到有效提闻。 本专利技术的技术方案是: 一种厚大断面低碳低合金钢铸锻件的热处理工艺，该工艺包括以下步骤: (I)将厚大断面低碳低合金钢铸锻件在Ac3以上40°C~100°C范围内进行淬火处理，保温按壁厚每增加25mm保温时间延长0.5~I小时计算； (2)淬火完成后，进行Acl以下50°C~90°C温度的退火处理，保温按壁厚每增加25mm保温时间延长0.5~2小时计算，保温结束后以空冷或炉冷方式冷却； (3)退火完成后，进行Ac3±25°C温度范围内的中间热处理，保温按壁厚每增加25mm保温时间延长0.5~I小时计算； (4)中间热处理后，进行Acl以下60V~110°C温度范围内的回火处理，保温按壁厚每增加25mm保温时间延长I~2小时计算。 所述的厚大断面低碳低合金钢铸锻件的热处理工艺，步骤I)的淬火热处理、步骤3)的中间热处理和步骤4)的回火热处理，保温结束后在不引起工件开裂或严重变形条件下，采用尽量快的冷却速度冷却至室温。 所述的厚大断面低碳低合金钢铸锻件的热处理工艺，步骤3)的中间热处理，奥氏体化温度要控制在Ac3±25°C温度范围内，且当在Ac3以下奥氏体化时，应将未溶铁素体含量控制在10wt%以内。 所述的厚大断面低碳低合金钢铸锻件的热处理工艺，步骤4)采用的回火热处理，要充分考虑到M-A岛分解情况对材料的强韧性影响，避免析出沿晶界分布的粗大的碳化物。 所述的厚大断面低碳低合金钢铸锻件的热处理工艺，低碳低合金钢为合金元素含量不超过5wt.%的Cr-Mo系钢；或者,低碳低合金钢为合金元素含量不超过5wt.%的低合金贝氏体钢:Ni Cr 系、MnMoNi 系、SiMn 系、SiMnMo 系、CrMnSi 系、CrMnMo 系或 CrNiMo 系。按重量百分比计，低碳低合金钢合金元素主要包含:C≤0.30%、Mn≤1.5%、Cr≤4%、Mo ^ 1.5% > V ^ 0 .5%以及微量合金兀素Nb、T1、B之一种以上,合金兀素的质量分数总和不超过5%。 所述的厚大断面低碳低合金钢铸锻件的热处理工艺，厚大断面低碳低合金钢铸锻件的壁厚在100~600mm。 本专利技术的设计思想和原理如下: 本专利技术与现有工艺通过改变冷速来提高厚大断面低碳低合金钢(如:CrMo钢等)铸锻件心部性能的思路有显著不同。本专利技术的主要思路是在不改变冷速的条件下，在传统调制热处理淬火和回火热处理之间，通过添加中间处理，改变粒状贝氏体在连续冷却动力学转变，来控制厚大断面低碳低合金钢(如=CrMo钢等)铸锻件心部粒状贝氏体的形成倾向，特别是粒状贝氏体中的马氏体/奥氏体岛(M-A岛)的性质、总量、形貌、尺寸、分布状态，并通过后续适当调整回火热处理制度来控制粒状贝氏体基体和岛状相在回火过程的演化，从而达到对低碳低合金粒状贝氏体钢的强韧匹配优化目的。最终，使得采用本专利技术的热处理工艺条件获得比传统热处理工艺具有更好的强韧性匹配。具体原理如下: 1、本专利技术采用的Ac3 土 25 °〇温度范围内的中间热处理，要求奥氏体化未溶铁素体含量控制在10wt%以内，保温后以一定的冷却速度冷却至室温，目的是使得材料的显微组织发生一定的改变。具体地说即，通过中间热处理改变了低碳低合金钢(如:Cr-Mo钢等)的连续冷却相变(即改变了 CCT曲线的位置)，特别是对粒状贝氏体转变动力学产生明显的影响。中间热处理导致CCT曲线左移，降低了粒状贝氏体的形成倾向，使相变在较高的温度下，以较缓慢的速度进行，粒状贝氏体中M-A岛组织中富碳程度降低，M-A岛与基体组织相对硬度差减小，同时M-A岛的总量和尺寸都得到一定减少，且分布更加均匀。从而可以实现在不降低材料强度或者轻微降低强度的条件下，大幅度提高材料的冲击韧性，能够很好的优化材料的强韧性。 2、同时，本专利技术在中间热处理前添加一道退火热处理，主要目的是消除以非平衡态组织(淬火组织)作为中间热处理原始组织可能带来的加热速度对组织转变的影响，而且能够避免大型铸锻件在中间热处理过程中变形、开裂以及组织遗传。 3、本专利技术在中间热处理之后设计了回火工艺，不仅能够消除材料在淬火时产生的残余应力，而且能够对粒状贝氏体组织中M-A岛在回火过程的演化以及贝氏体基体的软化中起着重要的作用，进而更好的优化组织中各相本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种厚大断面低碳低合金钢铸锻件的热处理工艺，其特征在于，该工艺包括以下步骤：(1)将厚大断面低碳低合金钢铸锻件在Ac3以上40℃～100℃范围内进行淬火处理，保温按壁厚每增加25mm保温时间延长0.5～1小时计算；(2)淬火完成后，进行Ac1以下50℃～90℃温度的退火处理，保温按壁厚每增加25mm保温时间延长0.5～2小时计算，保温结束后以空冷或炉冷方式冷却；(3)退火完成后，进行Ac3±25℃温度范围内的中间热处理，保温按壁厚每增加25mm保温时间延长0.5～1小时计算；(4)中间热处理后，进行Ac1以下60℃～110℃温度范围内的回火处理，保温按壁厚每增加25mm保温时间延长1～2小时计算。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：蒋中华，王培，李殿中，李依依，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁;21
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