一種超高碳鋼二次淬火方法

2023-04-29 10:30:06

專利名稱：一種超高碳鋼二次淬火方法
技術領域：
本發明屬於超高碳鋼熱處理技術領域，更具體地說，涉及一種超高碳鋼二次淬火方法。
背景技術：
超高碳鋼的含碳量在1%_2. 1%(質量分數，下同)，超過了傳統高碳鋼的含碳量。中國專利號200410025519. 1，
公開日2006年01月04日，公開了一份名稱為一種超高碳鋼的生產工藝的專利文件，該超高碳鋼的合金成分(重量％)為Cl. 0 1. 8%，Si 0. 5 3. 0%，Cr0. 5 2. 0%，Mn 0. 2 0. 7%，餘Fe，噴射成形工藝製取的超高碳鋼實施形變與熱處理相結合的生產工藝將噴射成形超高碳鋼放入1000°C爐內保溫20分鐘後取出立即軋制，單道次軋制壓下量為60% :軋後迅速放入已達設定溫度的熱處理爐內保溫150分鐘後取出空冷。由上述組合生產工藝獲得的超高碳 鋼，具有合適比例的珠光體和球化組織相配合的特殊組織結構，其抗張強度可達1300MPa，而延伸率為18. 5%。該發明工藝簡單，能源消耗和生產成本明顯降低，有利於實現規模生產和推廣應用。中國專利號02150879. 8，
公開日2003年05月14日，公開了一份名稱為高強度超高碳鋼及其生產工藝的專利文件，該高強度超高碳鋼及其生產工藝，其合金成分為(重量百分比):C 1. 0 2. 0%、Cr 0. 5 2. 0%、Mn :0. 2 0. 8%、Si 和 Al 中的一種、餘 Fe ;生產工藝包括選取合適的添加元素，用噴射成形工藝獲得坯料；然後進行大變形量(壓下量達50% 70%)熱軋，空冷後所得材料無須調質處理，即可達到IOOOMPa左右的屈服強度與1300MPa左右的抗張強度，並有8 11%延伸率的塑性。噴射成形坯料由於形成均勻細小的組織而具有優異的高溫變形能力。由此可施行大變形量的熱軋，使組織充分緻密並且更為均勻細化，從而獲得高強度超高碳鋼材料。該方法簡單高效，降低能源消耗與生產成本，便於實現規模生產。上面兩份專利表明了超高碳鋼的組分含量和生產工藝，但是沒有給出其熱處理方式。它的處理工藝與傳統高碳鋼不同，該鋼在奧氏體化加熱時需形變處理以獲得較多的位錯亞結構，完全奧氏體化淬火後經高溫回火獲得彌散球狀滲碳體和鐵素體基體。由於有大量的超細碳化物，在二次加熱過程中碳化物將阻礙奧氏體晶粒長大，獲得超細奧氏體晶粒。細小的奧氏體晶粒在不同的冷卻條件下可獲得所需的超細基體組織，如空冷可獲得超細珠光體，淬火可獲得超細馬氏體。但是傳統的淬火方法獲得的馬氏體存在的耐磨性不足、存在疲勞性差的問題。

發明內容
要解決的問題
針對現有技術對超高碳鋼淬火處理時獲得的馬氏體存在的耐磨性不足、疲勞性差的問題，本發明提供一種超高碳鋼二次淬火方法，能獲得超細的馬氏體，處理的超高碳鋼具有良好的耐磨性和抗疲勞性。技術方案為了解決上述問題，本發明所採用的技術方案如下
一種超高碳鋼二次淬火方法，用於對超高碳鋼進行二次淬火處理，其熱處理步驟為將待處理的超高碳鋼進行加熱，加熱到奧氏體化溫度區間，保溫；在冷卻時先用水蒸氣冷卻，超高碳鋼冷卻到400-670°C時採用大水量的連續水流對超高碳鋼的表面進行強制噴水冷卻。進一步地，所述的水蒸氣冷卻加熱後的超高碳鋼的水蒸氣的流速為O. 8-3m3/s。更進一步地，所述的水蒸氣從超高碳鋼的四周噴向超高碳鋼的表面。更進一步地,所述的大水量的連續水流的流速為30_45L/min。進一步地，所述的大水量的連續水流的水中還含有發泡劑和增泡劑。有益效果相比於現有技術，本發明的有益效果為
(1)本發明通過在對超高碳鋼進行二次淬火處理，其熱處理步驟為將待處理的超高碳鋼進行加熱，加熱到奧氏體化溫度區間，保溫；在冷卻時先用水蒸氣冷卻，超高碳鋼冷卻到400-6700C時採用大水量的連續水流對超高碳鋼的表面進行強制噴水冷卻，水蒸氣在流動時帶走大量熱量，相對原來的水冷的方式，表面的冷卻速度變慢，心部向外表面的溫度傳導加快，心部的冷卻速度相對於水冷，冷卻速度加快，獲得的硬度層增厚，而且不容易產生裂紋，所得到的超高碳鋼組織為超細馬氏體，超高碳鋼具有良好的耐磨性和抗疲勞性；
(2)本發明採用大水量的連續水流的流速為30-45L/min，超高碳鋼的冷卻速度快，表層的馬氏體層增厚，淬火得到的超高碳`鋼的耐磨性高；
(3)本發明水中還含有發泡劑和增泡劑，水在30-45L/min的流速下容易產生大量的氣泡，這些氣泡在超高碳鋼的表面急速破裂，破裂的過程中帶走大量的能量，進一步加快了超高碳鋼的冷卻速度，提高超高碳鋼的耐磨性和硬度。
具體實施例方式下面對本發明進行詳細描述。一種超高碳鋼二次淬火方法，用於對超高碳鋼進行二次淬火處理，其熱處理步驟為將待處理的超高碳鋼進行加熱，加熱到奧氏體化溫度區間，保溫；在冷卻時先用流速為
O.8-3m3/s水蒸氣冷卻，水蒸氣從超高碳鋼的四周噴向超高碳鋼的表面。當超高碳鋼冷卻到400-670°C時採用流速為30-45L/min，含有發泡劑和增泡劑的大水量的連續水流對超高碳鋼的表面進行強制噴水冷卻。水蒸氣冷卻加熱後的超高碳鋼時水蒸氣的流速為O. 8_3m3/s。水蒸氣從超高碳鋼的四周噴向超高碳鋼的表面。水蒸氣的流速在這個區間內能取得良好的冷卻效果，流速過小會導致獲得的馬氏體晶粒粗大，流速過大不但成本增高，而且冷卻速度會趨向於不變，繼續增大水蒸氣的流速，反而會降低冷卻的速度，同時得到的馬氏體的晶粒也不再細化，所以綜合考慮，本發明採用水蒸氣的流速為O. 8-3m3/s。大水量的連續水流的流速為30-45L/min。水中還含有發泡劑和增泡劑。水在30-45L/min的流速下容易產生大量的氣泡，這些氣泡在超高碳鋼的表面急速破裂，破裂的過程中帶走大量的能量，進一步加快了超高碳鋼的冷卻速度，使得超高碳鋼的組織獲得平均晶粒直徑為1. 5-1. Sym的超細馬氏體，提高超高碳鋼的耐磨性和抗疲勞性能。
實施例1
一種超高碳鋼二次淬火方法，用於對超高碳鋼進行二次淬火處理，其熱處理步驟為將待處理的超高碳鋼進行加熱，加熱到880°C，保溫30min ;在冷卻時先用流速為1. 5m3/s水蒸氣冷卻，水蒸氣從超高碳鋼的四周噴向超高碳鋼的表面。當超高碳鋼冷卻到600°C時採用流速為35L/min，含有發泡劑和增泡劑的大水量的連續水流對超高碳鋼的表面進行強制噴水冷卻。淬火後超高碳鋼的組織為平均晶粒直徑為1. 65 的超細馬氏體，超高碳鋼的耐磨性和抗疲勞性能好。

實施例2
一種超高碳鋼二次淬火方法，用於對超高碳鋼進行二次淬火處理，其熱處理步驟為將待處理的超高碳鋼進行加熱，加熱到870°C，保溫40min ;在冷卻時先用流速為0. 8m3/s水蒸氣冷卻，水蒸氣從超高碳鋼的四周噴向超高碳鋼的表面。當超高碳鋼冷卻到670°C時採用流速為45L/min，含有發泡劑和增泡劑的大水量的連續水流對超高碳鋼的表面進行強制噴水冷卻。淬火後超高碳鋼的組織為平均晶粒直徑為l.Sym的超細馬氏體，超高碳鋼的耐磨性和抗疲勞性能好。實施例3
一種超高碳鋼二次淬火方法，用於對超高碳鋼進行二次淬火處理，其熱處理步驟為將待處理的超高碳鋼進行加熱，加熱到880°C，保溫70min ;在冷卻時先用流速為3m3 /s水蒸氣冷卻，水蒸氣從超高碳鋼的四周噴向超高碳鋼的表面。當超高碳鋼冷卻到400°C時採用流速為45L/min，含有發泡劑和增泡劑的大水量的連續水流對超高碳鋼的表面進行強制噴水冷卻。淬火後超高碳鋼的組織為平均晶粒直徑為1. 5pm的超細馬氏體，超高碳鋼的耐磨性和抗疲勞性能好。實施例4
一種超高碳鋼二次淬火方法，用於對超高碳鋼進行二次淬火處理，其熱處理步驟為將待處理的超高碳鋼進行加熱，加熱到875°C，保溫180min ;在冷卻時先用流速為0. 9m3/s水蒸氣冷卻，水蒸氣從超高碳鋼的四周噴向超高碳鋼的表面。當超高碳鋼冷卻到450°C時採用流速為30L/min，含有發泡劑和增泡劑的大水量的連續水流對超高碳鋼的表面進行強制噴水冷卻。淬火後超高碳鋼的組織為平均晶粒直徑為1.75i!m的超細馬氏體，超高碳鋼的耐磨性和抗疲勞性能好。
權利要求
1.一種超高碳鋼二次淬火方法，用於對超高碳鋼進行二次淬火處理，其熱處理步驟為將待處理的超高碳鋼進行加熱，加熱到奧氏體化溫度區間，保溫；其特徵在於，在冷卻時先用水蒸氣冷卻，超高碳鋼冷卻到400-670°C時採用大水量的連續水流對超高碳鋼的表面進行強制噴水冷卻。
2.根據權利要求1所述的一種超高碳鋼二次淬火方法，其特徵在於所述的水蒸氣冷卻加熱後的超高碳鋼的水蒸氣的流速為0. 8-3m3/s。
3.根據權利要求2所述的一種超高碳鋼二次淬火方法，其特徵在於所述的水蒸氣從超高碳鋼的四周噴向超高碳鋼的表面。
4.根據權利要求1或2或3所述的一種超高碳鋼二次淬火方法，其特徵在於所述的大水量的連續水流的流速為30-45L/min。
5.根據權利要求4所述的一種超高碳鋼二次淬火方法，其特徵在於所述的大水量的連續水流的水中還含有發泡劑和增泡劑。
全文摘要
本發明公開了一種超高碳鋼二次淬火方法，屬於超高碳鋼熱處理技術領域。它包括以下步驟將待處理的超高碳鋼進行加熱，加熱到奧氏體化溫度區間，保溫；在冷卻時先用水蒸氣冷卻，超高碳鋼冷卻到400-670℃時採用大水量的連續水流對超高碳鋼的表面進行強制噴水冷卻。本發明能使得超高碳鋼獲得的組織為超細馬氏體，使超高碳鋼具有良好的耐磨性和抗疲勞性。
文檔編號C21D1/667GK103060529SQ20121042584
公開日2013年4月24日 申請日期2012年10月31日 優先權日2012年10月31日
發明者高金菊 申請人:高金菊