一种钢的锻造余热正火方法技术

一种钢的锻造余热正火方法，是实施在线锻造余热控锻控冷等温正火处理。包括：钢的控锻，即控制钢的锻造温度和锻造变形度，通过奥氏体变形与再结晶导致细化晶粒；钢的控冷，根据金属学和热处理原理；控制钢的各临界温度的冷却速率、冷却均匀性和冷却效率，钢冷却至临界温度等温保持，过冷奥氏体在此温度范围转变完毕，得到细的晶粒组织，等温保持后控冷，即等温保持后控制冷却速率、冷却均匀性和冷却效率及冷却终止温度，获得组织和力学性能达标的正火方法。本发明专利技术能节约能源和资源，提高正火处理质量，降低正火处理成本，减轻工人劳动强度，提高劳动生产率，提前工期。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种钢的热处理方法，尤其涉及一种钢的锻造余热控锻控冷等温正火方法。
技术介绍
传统钢的等温正火处理耗能大、质量不稳定、时有出现混晶、成本高、工人劳动强度繁重、工期长；由节能减排、绿色低碳的要求，对废热的多次利用，特别是对锻造余热的多次利用；由于锻造余热正火处理，质量技术指标难以达标，且该问题能够采用本专利技术的技术方案进行解决。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的：本专利技术的目的在于提供一种锻压机后接余热钢的正火处理生产线，实施在线锻造余热控锻控冷等温正火处理，本专利技术克服了现有技术中的不足，该方法利用钢的锻造余热，热量不需要重新加热获得，省去了再加热工序，节约能源和资源，提高正火处理质量：(一)解决钢的锻造余热正火后，质量技术指标难以达标的难题；(二)本专利技术控锻控冷的变形应力促使Ms点上升，提高钢的淬透性，以本专利技术作为淬火的预备热处理，具有以下优点：(1)采用降低冷却速度的淬火方法，对防止淬火裂纹和减少畸变量是有益的；(2)淬火加热温度采用下限温度，对细化淬火后组织，防止淬火裂纹和减少畸变量是有益的，并且节约能源，延长热处理设施的使用寿命；(3)贝氏体等温淬火不需要提高淬火加热温度，对细化淬火后组织，防止淬火裂纹和减少畸变量是有益的，并且节约能源，延长热处理设施的使用寿命。钢的传统等温正火是将钢加热奥氏体化，均温后钢快速冷却通过正火温度至钢的临界温度，进入加热炉内进行有能量补充的等温保持，过冷奥氏体在此温度范围转变完毕，得到较细的晶粒组织，然后空冷，获得较好的切削加工性能和力学性能的正火方法；本专利技术是锻压机后接余热钢的正火处理生产线，实施在线锻造余热控锻控冷等温正火处理，钢的锻造余热，即利用钢的锻造余热，钢的控锻，即控制钢的锻造温度和锻造变形度，通过奥氏体变形与再结晶导致细化晶粒，钢的控冷，根据金属学和热处理原理，控制钢的各临界温度的冷却速率、冷却均匀性和冷却效率，钢冷却至正火温度，快速冷却通过正火温度至钢的临界温度，进入缓冷箱进行无能量补充的等温保持，过冷奥氏体在此温度范围转变完毕，得到细的晶粒组织，等温保持后控制冷却速率、冷却均匀性和冷却效率及冷却终止温度，获得组织和力学性能达标的正火方法。本专利技术是这样实现的，以中碳结构钢(含中碳低合金非调质钢，下同)为例，其特征是方法为：1.钢的锻造余热，它是利用钢的锻造余热，热量不需要重新加热获得，省去再加热工序。2.钢的控锻为控制钢的锻造温度和锻造变形度；(一)控制钢的锻造温度：(1)钢的锻造加热温度TA按钢的通常锻造加热温度和始锻温度确定；由于钢的变形温度高于变形奥氏体的再结晶温度，锻造加热温度应减缓奥
氏体因动态和静态再结晶晶粒长大的过程，以减小加热时奥氏体晶粒粗化，因此，在保证锻造成形的前提下，钢的锻造加热温度TA按钢的通常锻造加热温度和始锻温度确定；钢的锻造加热温度TA按下式计算：TA＝(TSD+20)℃式中TSD——钢的通常始锻温度；(2)SB为钢的锻造在奥氏体再结晶温度范围锻造，钢在热变形过程中，通过变形与再结晶导致奥氏体晶粒细化；(3)钢的始锻温度S点按钢的通常始锻温度确定；由于钢的变形温度高于变形奥氏体的再结晶温度，始锻温度应减缓奥氏体因动态和静态再结晶晶粒长大的过程，使始锻温度减小奥氏体晶粒粗化，因此，在保证锻造成形的前提下，始锻温度S点按钢的通常始锻温度确定；(4)钢的终锻温度按比钢的奥氏体化温度高确定；B点温度——钢的终锻温度TZD用下式表示：TZD≥(TA+40)℃式中TA——钢的奥氏体化温度；B点温度为TZD≥(TA+40)℃，这是由于B点是终锻温度，亦是锻后变形奥氏体进行再结晶的起始点，B点温度大于最低的变形奥氏体再结晶温度T95，在此温度至少发生95％的再结晶，使奥氏体充分再结晶，有利于得到细化、均匀、等轴的奥氏体晶粒；(二)控制钢的锻造变形度：钢的锻造变形度为通过奥氏体变形与再结晶获得均匀、细化、等轴的奥氏
体晶粒，避免临界变形度和大的变形度，防止晶粒粗化。钢的锻造变形度每道次采用25～40％：当钢的锻造变形度每道次为25％，Ar1温度雾冷，C-曲线鼻部等温保持正火后，锻件金相组织达到GB/T13220-2007第一组评级图1～4级合格的要求；当钢的锻造变形度每道次为40％，Ar1温度雾冷，C-曲线鼻部等温保持正火后，锻件金相组织达到GB/T13220-2007第一组评级图1～4级合格的要求；当钢的锻造变形度每道次为30％，Ar1温度雾冷，C-曲线鼻部等温保持正火后，锻件金相组织达到GB/T13220-2007第一组评级图1～4级合格的要求；通过奥氏体变形与再结晶获得均匀、细化、等轴的奥氏体晶粒，避免临界变形度和大于70％的大变形度，防止晶粒粗化；这是由于：(1)变形度小于20％，存在微小回复和再结晶阶段，快速进入晶粒长大阶段；(2)变形度小，锻造加热时奥氏体晶粒已粗化，小于20％的变形度造成局部变形，再结晶晶粒粗细不均；(3)在大于70％变形度的过程中，内摩擦使锻件温度增高，促使再结晶晶粒长大；(4)在大于90％变形度的过程中，内摩擦使锻件温度增加过高，引起二次再结晶，导致晶粒异常粗大。3.钢的控冷为控制钢的各临界温度的冷却速率、冷却均匀性和冷却效率；(一)钢从终锻温度冷却至钢的正火温度；(1)钢从B点温度——TZD≥(TA+40)℃冷却至C点温度——钢的正火温度，Y点为移动的，BY为缓慢冷却，YC为较快冷却，这是由于：1)使钢的变形奥氏体充分再结晶，得到细化、均匀、等轴的奥氏体晶粒，晶粒尺寸分布越窄越有利于抑制晶粒粗化，以免出现混晶；2)钢的冷却速度由钢表面与冷却介质的能量差造成，能量差大的冷却速度大，反之，冷却速度小，所以，在同一冷却介质中，钢的温度高的冷却速度大于温度低的冷却速度，经过BC的冷却，其中BY为缓慢冷却，YC为较快冷却，锻件至C点温度为钢的正火温度；(2)C点温度为钢的这是由于比亚共析钢的通常正火温度高(20～50)℃，比亚共析钢消除锻件魏氏组织的高温正火温度低50℃，高温正火可以消除锻件魏氏组织，减小带状组织造成的压延纵向与横向力学性能差别，正火温度采用及随后的较快冷却和Ar1温度的快速冷却，造成应力大，硬度高，为获得适宜的切削加工性能，同时消除锻件魏氏组织；(3)BC冷却时间B1C1不大于60秒，即Y1点随Y点移动而移动，BY缓慢冷却时间B1Y1与YC较快冷却时间Y1C1的和不大于60秒，钢锻造后停留时间长会引起奥氏体晶粒的长大，这是由于钢锻造后第一阶段为回复，第二阶段为再结晶，第三阶段为晶粒长大；第三阶段晶粒长大时间y用下式表达：y＝x-(τ1+τ2)式中X——锻后停留时间，τ1——第一阶段回复时间，τ2——第二阶段再结晶时间；1)当X-(τ1+τ2)＝0时，再结晶阶段刚刚结束，得到的是无畸变的等
轴再结晶初始晶粒；2)当X-(τ1+τ2)＜0时，再结晶不充分，不能得到细化、均匀、等轴的晶粒；3)当X-(τ1+τ2)＞0时，当τ1+τ2为定值，变量X值大时，则y值亦大，所以第三阶段晶粒长大时间长，导致晶粒粗化；(二)快速冷却通过钢的正火温度；(1)CD为较快冷却，从钢的较快冷却至Ar1温度，这是由于锻后在正火温度冷却速本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钢的锻造余热正火方法，其特征是： 所述方法是利用钢的锻造余热进行：（1）钢的控锻，即控制钢的锻造温度和锻造变形度；（2）钢的控冷，即控制钢的各临界温度的冷却速率、冷却均匀性和冷却效率；（3）钢的等温正火，即在钢的临界温度等温保持进行正火处理；（4）钢的等温保持后控冷，即钢的等温保持后控制冷却速率、冷却均匀性和冷却效率及冷却终止温度。

【技术特征摘要】
1.一种钢的锻造余热正火方法，其特征是：所述方法是利用钢的锻造余热进行：（1）钢的控锻，即控制钢的锻造温度和锻造变形度；（2）钢的控冷，即控制钢的各临界温度的冷却速率、冷却均匀性和冷却效率；（3）钢的等温正火，即在钢的临界温度等温保持进行正火处理；（4）钢的等温保持后控冷，即钢的等温保持后控制冷却速率、冷却均匀性和冷却效率及冷却终止温度。2.如权利要求1所述的一种钢的锻造余热正火方法，其特征是：所述控制钢的锻造温度和锻造变形度为：（一） 控制钢的锻造温度：（1） 钢的锻造加热温度按钢的通常锻造加热温度和始锻温度确定；（2） 钢的锻造为在钢的奥氏体再结晶温度范围锻造；（3） 钢的始锻温度按钢的通常始锻温度确定；（4） 钢的终锻温度按比钢的奥氏体化温度高确定；（二） 控制钢的锻造变形度：钢的锻造变形度为通过奥氏体变形与再结晶获得均匀...

【专利技术属性】
技术研发人员：王中忞，
申请(专利权)人：王中忞，
类型：发明
国别省市：江西;36