一种可替代调质处理的中碳钢热机械处理方法技术

一种可替代调质处理的中碳钢热机械处理方法，其主要是：将中碳钢圆棒加热到α+γ两相区保温一段时间，出炉进行9道次的孔型轧制，累积变形量70％。每3道次轧制完成后进行5min回炉加热过程，第9道次轧制后空冷至室温。轧制得到的钢棒显微组织由纤维状的铁素体基体和颗粒状渗碳体组成且形成了较强的<101>丝织构。本发明专利技术所制备的中碳钢棒材的综合力学性能不仅能达到传统调质工艺处理中碳钢的性能水平，而且本发明专利技术工艺简单、生产效率高，避免了淬火和回火冷却介质对环境产生的污染，不涉及淬火应力引起的工件变形、内部微裂纹萌生和开裂，产品工艺性能和力学性能不受淬透性和回火脆性等影响，对于大截面工件，无需选用合金钢，大大降低材料成本。

Thermal mechanical treatment method for medium carbon steel capable of replacing quenching and tempering

An alternative quenching of carbon steel in the thermal mechanical processing method, which is mainly: carbon steel rod is heated to the alpha + gamma phase insulation for a period of time, released by rolling 9 times the cumulative deformation of 70%. 5min furnace heating process every 3 pass after ninth passes after cooling to room temperature. The microstructure of rolled steel bars is composed of fibrous ferrite matrix and granular cementite, and a stronger < is formed; 101>. The comprehensive mechanical properties of medium carbon steel rods prepared by the invention not only can achieve the performance level of the traditional treatment of mild steel in quenching and tempering process, and the invention has the advantages of simple process, high production efficiency, avoid quenching and tempering cooling medium on environmental pollution, does not involve the quenching stress caused by internal deformation, crack initiation and the cracking process, product properties and mechanical properties of the hardenability and temper brittleness, for great section workpiece, without the use of alloy steel, greatly reduce the cost of materials.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种钢铁材料的处理方法。
技术介绍
中碳钢的传统热处理是调质处理，即淬火后高温回火，获得回火索氏体组织，该组织由铁素体基体和均匀分布的球状渗碳体颗粒组成，从而保证获得良好的强度、塑性和韧性的配合，即获得良好的综合力学性能。这一传统工艺主要应用于制造轴、销、齿轮及连杆等机械零部件。调质处理工艺涉及淬火和高温回火，存在如下不足：(1)淬火和高温回火需要长时间加热和保温，消耗大量的能源，生产效率低，且淬火和回火所用冷却介质对环境有一定的污染。(2)为了保证较大截面尺寸工件获得均匀的回火索氏体组织，必须使用具有高淬透性的添加价格较高合金元素的合金钢，来满足大截面工件的淬透层深度要求，材料成本高；对于一些合金钢，还存在高温回火脆性敏感性，不得不加入较昂贵的合金元素Mo。(3)淬火过程伴有快速马氏体转变产生的体积膨胀效应，引起较大的淬火应力，存在工件变形、内部微裂纹萌生和开裂倾向。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种既能保证中碳钢内部金相又节能、效率高的可替代调质处理的中碳钢热机械处理方法。本专利技术所述方法的技术路线是：将中碳调质钢加热到α+γ两相区，保温后进行多道次轧制变形，然后空冷至室温，获得具有纤维状特征的铁素体+球状渗碳体组织。本专利技术采用的技术方案具体如下：(1)将中碳钢棒料在加热炉中加热至α+γ两相区温度，温度范围720～820℃，保温40min，使其获得铁素体+奥氏体双相组织；(2)取出钢棒立即进行9道次孔型轧制，总的累计变形量控制在不低于70％，且轧制过程中每3道次后放回加热炉重新加热5min，再进行下一个3道次轧制，第9道次轧制后空冷到室温。因为轧制初期铁素体发生动态再结晶，奥氏体被拉长变成纤维状，并使晶界和位错增多。轧制过程伴随棒料的冷却，当温度降低到Ar1时，奥氏体发生动态珠光体转变，同时在轧制应力和应变作用下片层状的碳化物会破碎。为了防止轧制过程温度降过多引起轧制抗力快速增大，采取每3道次后将轧棒放回开轧加热炉中保温5min，此时由于晶界和位错对碳原子扩散的促进作用，使渗碳体发生快速球化，同时也会发生部分奥氏体转变过程，如此保证在轧制抗力不显著增大的条件下完成后续的轧制过程。第9道次轧制后空冷到室温，得到铁素体和颗粒状碳化物组成的纤维状组织，并且有较强的<101>丝织构，使大量的铁素体的{001本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可替代调质处理的中碳钢热机械处理方法，其特征在于：(1)将中碳钢棒料在加热炉中加热至α+γ两相区温度，温度范围720～820℃，保温40min，使其获得铁素体+奥氏体双相组织；(2)取出钢棒立即进行9道次孔型轧制，总的累计变形量控制在不低于70％，且轧制过程中每3道次后放回加热炉重新加热5min，再进行下一个3道次轧制，第9道次轧制后空冷到室温。

【技术特征摘要】
1.一种可替代调质处理的中碳钢热机械处理方法，其特征在于：(1)将中碳钢棒料在加热炉中加热至α+γ两相区温度，温度范围720～820℃，保温40min，使其获得铁素体+奥氏体双相组织；(2)取出钢棒立即进行9道次孔型轧制，总的累计变形量控制在不低于70％，且轧制过...

【专利技术属性】
技术研发人员：王天生，贾楠楠，王玉辉，郭凯，王岳峰，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北;13