一種大型鍛件細化晶粒的熱處理工藝的製作方法

2023-04-28 06:15:17

本發明屬於鍛件熱處理技術領域，具體為一種大型鍛件細化晶粒的熱處理工藝。

背景技術：

大型鍛件因鍛造加熱、鍛造不充分、鍛造壓力不足、鍛造壓下量不足等原因，在鍛造過程中極易形成粗大的晶粒，造成晶粒粗大、混晶等現象，給工件的力學性能和後續加工性能造成不良影響，嚴重的將導致工件報廢，帶來巨大的經濟損失。

大型鍛件出現粗大晶粒，只有通過熱處理來改善。現有技術採用的熱處理工藝，不能將鍛坯中的晶粒進行細化，無法明顯的改善和提高鍛件的力學性能。

技術實現要素：

本發明的目的就是針對上述存在的缺陷而提供一種大型鍛件細化晶粒的熱處理工藝。該工藝針對大型低合金高強度鋼鍛件，通過對粗大晶粒的鍛件實施三次熱處理，有效改善鍛件的粗大組織，細化晶粒，提高低合金高強度鋼鍛件的力學性能和無損檢測合格率。

本發明的一種大型鍛件細化晶粒的熱處理工藝技術方案為，將鍛坯端後控冷後，進行三次熱處理工藝。

所述的一種大型鍛件細化晶粒的熱處理工藝，包括以下步驟：

（1）對鍛坯實施鍛後控冷：具體為將鍛坯空冷至300℃以下；

（2）將空冷至300℃以下的鍛坯入爐，進行鍛後第一次熱處理：正火；

（3）將經過鍛後第一次熱處理的鍛坯入爐，進行第二次熱處理：淬火；

（4） 將經過鍛後第二次熱處理的鍛坯入爐，進行第三次熱處理：正火+回火。

正火具體為：將空冷至300℃以下的鍛坯入爐後，以≤150℃/h的升溫速率升溫至完全奧氏體化，推薦溫度為：Ac3+（50-100）℃，保溫t1時間後，經風冷+噴霧降溫至300±10℃。

Ac3是亞共析鋼，即含碳量＜0.77%wt的鋼，在加熱時鐵素體轉變成奧氏體的起始溫度，是亞共析鋼的一個臨界溫度。

t1=k×D，其中，k為係數，取值0.8-1.5，單位：分/毫米；D為工件有效厚度，單位：毫米。

步驟（3）中，淬火具體為：將經過鍛後第一次熱處理的鍛坯入爐後，以≤150℃/h的升溫速率升溫至完全奧氏體化，推薦溫度為：Ac3+（30-50）℃，保溫t2時間後，經水冷降溫至≤200℃。

t2=k×D，其中，k為係數，取值0.8-1.5，單位：分/毫米；D為工件有效厚度，單位：毫米。

步驟（4）中，正火回火具體為：將經過鍛後第二次熱處理的鍛坯入爐後，以≤150℃/h的升溫速率升溫至完全奧氏體化，推薦溫度為：Ac3+（30-80）℃，保溫t3時間後，經風冷加噴霧降溫至300±10℃後繼續空冷降溫；然後從溫度≤300℃以≤150℃/h的升溫速率升溫至550±10℃，保溫t4時間後，空冷降溫。

t3=k×D，t4=k×D，其中，k為係數，取值0.8-1.5，單位：分/毫米；D為工件有效厚度，單位：毫米。

本發明的有益效果為：該工藝針對大型低合金高強度鋼鍛件，通過對粗大晶粒的鍛件實施三次熱處理，可以有效改善大型鍛件因鍛造加熱、鍛造不充分、鍛造壓力不足、鍛造壓下量不足等原因造成的晶粒粗大、混晶等現象，細化晶粒，改善大型鍛件的顯微組織和力學性能，提高低合金高強度鋼鍛件的無損檢測合格率。

附圖說明：

圖1所示為本發明的第一次熱處理正火工藝曲線；

圖2所示為本發明的第二次熱處理淬火工藝曲線；

圖3所示為本發明的第三次熱處理正火+回火工藝曲線；

圖4所示為實施例1第一次熱處理工藝曲線；

圖5所示為實施例1第二次熱處理工藝曲線；

圖6所示為實施例1第三次熱處理工藝曲線。

具體實施方式：

為了更好地理解本發明，下面用具體實例來詳細說明本發明的技術方案，但是本發明並不局限於此。

實施例1

對材質為Q345B的毛坯尺寸為Φ3500/Φ700×350（單位：毫米）的工件，鍛後Φ3480/Φ680×330的鍛坯通過實施鍛後正火、淬火和正火回火處理，包括以下步驟：

（1）對鍛坯實施鍛後控冷：具體為將鍛坯空冷至300℃以下；

（2）將空冷至300℃以下的鍛坯入爐，進行鍛後第一次熱處理：正火，將空冷至300℃以下的鍛坯入爐後，以≤150℃/h的升溫速率升溫至930±10℃，保溫7h後，經風冷+噴霧降溫至300±10℃後繼續空冷。請見說明書附圖圖1。

（3）將經過鍛後第一次熱處理的鍛坯入爐，進行第二次熱處理：淬火，將經過鍛後第一次熱處理的鍛坯入爐後，以≤150℃/h的升溫速率升溫至900±10℃，保溫6h後，經水冷降溫至≤200℃。請見說明書附圖圖2。

（4） 將經過鍛後第二次熱處理的鍛坯入爐，進行第三次熱處理：正火+回火，將經過鍛後第二次熱處理的鍛坯入爐後，以≤150℃/h的升溫速率升溫至900±10℃，保溫6.5h後，經風冷加噴霧降溫至300±10℃後繼續空冷降溫；然後從溫度≤300℃以≤150℃/h的升溫速率升溫至550±10℃，保溫9.5h後，空冷降溫。請見說明書附圖圖3。

經本體取樣，檢測其拉伸性能和室溫衝擊性能，完全滿足客戶要求。本體取樣，力學性能結果如表1所示：

表1

工件粗車後，經超聲波檢測，未發現超標缺陷和明顯的晶粒粗大的草狀波，超聲檢測合格。