一种细化船用曲轴用钢显微组织的方法技术

本发明专利技术提出了一种细化船用曲轴用Ｓ３４ＭｎＶ钢显微组织的方法，其特征在于对曲轴进行如下热处理：以０．０３℃／ｓ以上升温速度使曲轴通过两相区，加热到略高于材料的ＡＣ↓［３］温度１０～３０℃的温度；温度均匀后奥氏体化较短的时间１－２小时；然后再以０．０３～０．０７℃／Ｓ的速度进行冷却，从而获得极为细小均匀的珠光体铁素体组织。该方法可以用在许多工厂生产中挽救大型热处理件因热处理不当致使组织粗大而导致力学性能，尤其是冲击韧性不合的缺陷。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是一种利用钢在加热和冷却时的相变形核及长大的动力学规律 而专利技术的可用于挽救生产中大型热处理船用曲轴组织粗大、韧性不足等缺 陷的热处理方法。 技术背景在工业生产中往往要对大型的船用曲轴锻件进行热处理，如果热处理 不当，例如奥氏体化温度过高、冷却速度偏快等，船用曲轴的力学性能就 会不符合要求，从而严重地影响生产效率和经济效益。这时如何对材料的 力学性能进行挽救就显得十分重要。由于大型船用曲轴热锻件的体积较大， 往往在热处理时需要固溶十数小时，因而锻件内储存了大量的热量，所以 在冷却的过程中即使使用喷雾等强冷却手段，锻件的冷却速度依然十分缓慢(<o.rc/s)，因而在热处理后均得到珠光体铁素体组织。另外，由于工厂的实际热处理过程中难以严格地对大型热锻件的热处理工艺参数进行准确的控制，所以往往会出现珠光体组织粗大、性能不合格的缺陷，厂家往往需要采取挽救的办法。
技术实现思路
-本专利技术的目的在于提供，该方 法简单易行，既提高材料强度又提高韧性，可以用于工厂生产中挽救曲轴 组织粗大的缺陷。本专利技术具体提供了，其特征在于对曲轴进行如下热处理以较快的升温速度(结合工厂对大型锻件的实际热处理条件，该速度 应该为其全速升温的能力，不能低于0.03'C/S)，让曲轴迅速通过两相区到 略高于材料的AC3温度10 3(TC的温度奥氏体化后；温度均匀后奥氏体化 较短的时间l-2小时；然后再以0.03 0.07'C/S的速度进行冷却，从而获得 极为细小均匀的珠光体铁素体组织。本专利技术细化船用曲轴用钢显微组织的方法中，具体到工业生产中的大 型热锻件，考虑到锻件尺寸较大，温度均匀化困难，还应采取阶段性升温 的办法，即先行将材料加热到AQ以下10 3(TC温度保温，温度均匀化后 再快速加热到选的的奥氏体化温度，这样可以减小锻件内外温升的差异， 如图1中所示，使得在大型的热锻件的实际热处理过程中平均升温速度大 约在0.05。C/S以上。本专利技术利用钢在加热和冷却时的相变形核及长大的动力学规律和未溶 微合金碳氮化物阻止奥氏体晶粒的长大的机理，在升温奥氏体相变区快速 加热以增加奥氏体形核驱动力，增大奥氏体形核率，获得尽量细小的奥氏 体晶粒，并利用未溶微合金碳氮化物阻止奥氏体晶粒的长大，获得尽可能 多的奥氏体晶界以保证在冷却阶段有尽量多的形核点，从而在随后的缓冷 阶段获得晶粒更加细小的铁素体珠光体组织。有一点要注意的是在二次奥 氏体化的过程中，必须保证钢中微合金碳氮化物不发生大量溶解。与常规固溶热处理的不同之处在于(1)本专利技术中奥氏体化区升温速度快；(2)本专利技术中奥氏体化温度较低，略高于材料的AC3温度10 3(TC 的温度*， (3)本专利技术中保温时间短，试样只需烧透，而不需要进行合金元素均匀化；(4)本专利技术中Nb、 V、 Al、 W、 Mo等阻止奥氏体晶粒的长大 的合金元素不进行充分溶解，而保持未溶状态。本专利技术方法使原本粗大的珠光体团和网状分布的铁素体的混合组织在 二次低温奥氏体化正火后转变为晶粒尺寸细小、均匀的珠光体铁素体组织， 因此，可以用在许多工厂生产中挽救因热处理不当致使组织粗大而导致力 学性能，尤其是冲击韧性不合的缺陷。本专利技术方法也给其它合金钢通过二 次低温正火来细化组织改善性能提供了参考和借鉴。 附图说明图1为大型热锻件的二次正火工艺示意图； 图2为实施例2热处理前材料的组织照片； 图3为实施例2热处理后材料的组织照片； 图4为实施例2高倍数下热处理后材料的组织照片。 图5为实施例3热处理前材料的组织照片； 图6为实施例3热处理后材料的组织照片； 具体实施例方式目前，S34MnV钢是国际上常用的船用曲轴钢，该钢种中主要的化学成 分如表l，热处理后的力学性能要求如表2所示。表l MAN腿W专利公司的S34MnV成分(wt%)<table>table see original document page 5</column></row><table>表2 S34MnV钢经890士l(TC正火60(TC回火处理后的力学性能<table>table see original document page 5</column></row><table>Yield StressN/mmMin. 350Elongation (L。 = 5.65 (S。)"2A%Min. 18Reduction of AreaZ%Min. 40U-noth Impact Strength (IS083-1976)KUMin. 20Brinell Hardness (ISO 6506-1卯1)HBS 10/3000180-220实施例l第一个大型曲轴热锻件的化学成分及由Formastor-F相变仪测定材料的Ad和AC3相变温度见表3所示。表3实验材料的化学成分(wt%, °C)元素cMnSiSPVAC1AC3含量0.351.200.24O.005<0細0.12735825大型曲轴热锻件经900'C固溶+60(TC回火热处理后，具有粗大的珠光体 团和网状分布的铁素体的混合组织，如图2所示。该组织中由于珠光体所 占比例较大，铁素体量较小且呈网状分布于珠光体边界，所以材料强度很 高，但韧性不足，其力学性能见表4，其强度高出要求很多，但延伸率和韧 性则明显不合要求。分析其原因可能是热处理奥氏体化温度控制不准确， 致使奥氏体晶粒粗大，在冷却时冷速偏快产生了伪共析而形成粗大的珠光 体团及沿其边界分布网状铁素体的混合组织。为了挽救其性能，对曲轴进行了85(rC二次正火并60(TC回火热处理后， 材料的组织及晶粒度如图3、 4所示，热处理后的力学性能见表4。 二次模 拟正火后，材料的晶粒度强烈细化，粗大的珠光体团和网状分布的铁素体 的混合组织消失，转变为晶粒尺寸细小的珠光体铁素体组织，其中珠光体 铁素体组织均匀分布，因此其力学性能得到了明显的改善，冲击韧性得到 大幅度的提高，而强度虽然因珠光体比例的减小而有所下降，但可以得到 细晶强化的弥补，所以强度仍满足要求。表4 一号曲轴热处理前的力学性能<table>table see original document page 7</column></row><table>实施例2第二个大型曲轴热锻件的化学成分及由Formastor-F相变仪测定材料的AC,和AC3相变温度见表5所示。表5实验材料的化学成分(wt%， °C)<table>table see original document page 7</column></row><table>基于同样的热处理原因，曲轴的组织为粗大的珠光体团和网状分布的铁素体的混合组织，如图5所示。其强度高，但韧性不足，其力学性能见 表6，其强度高出要求很多，但延伸率和韧性则明显不合要求。曲轴在热处理炉中经85(TC二次正火并600'C回火后，材料的组织及晶 粒度如图6所示，热处理后的力学性能见表6。表6 二号曲轴热处理前后的力学性能<table>table see o本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种细化船用曲轴用钢显微组织的方法，其特征在于对曲轴进行如下热处理：以较快的升温速度（≥０．０３℃／ｓ），加热到略高于材料的ＡＣ↓［３］温度１０～３０℃的温度；温度均匀后奥氏体化较短的时间１－２小时；然后再以０．０３～０．０７℃／Ｓ的速度进行冷却，从而获得极为细小均匀的珠光体铁素体组织。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：严伟，孙明月，单以银，杨柯，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：89[中国|沈阳]