高强钢的超快速热处理方法技术

本发明专利技术涉及高强钢的超快速热处理方法，可有效解决高强刚热处理效率低，浪费能源及环境污染的问题，方法是，采用加热装置在30s内将高强钢从室温加热至峰值温度Tp，然后保温5‑10s，再用冷却装置在5‑10s内冷却至室温，整个过程在60s内完成；所述的高强钢为含碳量0.16‑0.55%、直径或厚度5mm以下的钢丝或钢带；所述的Tp超出奥氏体转变温度Ac3的50℃以上，且Tp=1000‑1200℃，最大加热速度超过400℃/s，最大冷却速度超过3000℃/s，实现50cm/min的连续作业。本发明专利技术方法新颖独特，科学合理，易操作，使用方便，工作效率高，节能环保，可广泛应用于薄规格钢带和小规格盘条的热处理强化，是高强钢热处理上的一大创新。

Ultra fast heat treatment of high strength steel

The invention relates to an ultra-fast heat treatment method for high strength steel, which can effectively solve the problems of low efficiency of high strength rigid heat treatment, waste of energy and environmental pollution. The method adopts a heating device to heat high strength steel from room temperature to peak temperature Tp within 30 seconds, then to heat it for 5 10 seconds, and then to cool it to room temperature with a cooling device within 5 10 seconds. The process is completed within 60 seconds; the high-strength steel is steel wire or strip with carbon content of 0.16 0.55%, diameter or thickness of less than 5 mm; the Tp exceeds 50 C of Austenite transformation temperature Ac3, and Tp = 1000 1200 C, the maximum heating speed exceeds 400 C/s, the maximum cooling speed exceeds 3000 C/s, thus realizing continuous operation of 50 cm/min. . The method of the invention is novel and unique, scientific and reasonable, easy to operate, convenient to use, high efficiency, energy saving and environmental protection, and can be widely applied to heat treatment strengthening of thin gauge steel strips and small gauge wire rods, which is a great innovation in heat treatment of high strength steel.

【技术实现步骤摘要】
高强钢的超快速热处理方法
本专利技术涉及热处理，特别是钢铁冶金、金属热处理的一种高强钢的超快速热处理方法。
技术介绍
由于能够降低壁厚和自重，提升结构承载力等优势，高强钢及超高强度钢在汽车、工程机械、建筑、桥梁等领域得到了广泛应用。由于受到车身结构强度越来越大、油耗排放越来越苛刻的双重要求，汽车车身迫切需求高强钢来提高承载能力、降低自重来降低排放。车身用钢材，通常需要后续加工和热处理等环节来完成零件加工，因此，汽车用高强钢或超高强度钢在要求高强度的同时，一般也会要求具备较好的塑性加工性能，即对延伸率和断面收缩率提出要求。强度超过1500MPa超高强度钢会用于车身钢架、车门肋板、座椅结构、悬架弹簧等承载部件。这些高强度钢通常会在制成零件后，经过一定的热处理来提升强度，通常采用淬火+回火的调质处理，由于方法本身是存在的问题，特别是采用分段处理，热处理时间一般在1～3h，因此效率低，能耗大，且对环境有污染，因此高强钢热处理上的改进和创新势在必行。
技术实现思路
针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本专利技术之目的就是提供一种高强钢的超快速热处理方法，可有效解决高强刚热处理效率低，浪费能源及环境污染的问题。本专利技术解决的技术方案是，一种高强钢的超快速热处理方法是，采用加热装置在30s内将高强钢从室温加热至峰值温度Tp，然后保温5-10s，再用冷却装置在5-10s内冷却至室温，整个过程在60s内完成；所述的高强钢为含碳量0.16-0.55%、直径或厚度5mm以下的钢丝或钢带；所述的Tp超出奥氏体转变温度Ac3的50℃以上，且Tp=1000-1200℃，最大加热速度超过400℃/s，最大冷却速度超过3000℃/s，实现50cm/min的连续作业。本专利技术方法新颖独特，科学合理，易操作，使用方便，工作效率高，节能环保，可广泛应用于薄规格钢带和小规格盘条的热处理强化，是高强钢热处理上的一大创新，经济和社会效益巨大。具体实施方式以下结合具体情况对本专利技术的具体实施方式作详细说明。实施例1本专利技术在具体实施中，一种高强钢的超快速热处理方法是，利用陶瓷片电加热装置对高强钢进行快速加热，单片陶瓷加热片的电流范围在≤15A，单片陶瓷加热片的功率≤3.3KW，加热模块由36片陶瓷加热片组成，即6×6排布，加热模块总数量≤20个，模块排布方式是单层排布，通过调节电流以及通电加热模块数量，在30秒内将高强钢从室温加热至峰值温度Tp，然后保温5-10秒，再采用风机吹风冷却，单台风机风量在≤154000m3/h，进行0%，10%，30%，50%，70%，90%和100%的7档风量调节，风机数量2～4台，通过调节风机风量，在5-10秒内将高强钢冷却至室温，整个过程在60秒以内完成。实施例2本专利技术一种高强钢的超快速热处理方法是，高强钢为直径5mm盘条，以重量百分比计，高强钢含有0.22%C，0.25%Si，1.5%Mn，1.2%Cr，其余为铁及杂质元素；然后进行快速热处理，盘条的Ac3为910℃，最大加热速度405℃/s，最大冷却速度超过3050℃/s；高强钢盘条以50cm/min的喂入速度进入热处理装置进行连续作业，在30秒内将盘条从室温加热至峰值温度1080℃，然后保温6秒，然后在8秒内冷却至室温，整个过程用时44秒；实施例3本专利技术一种高强钢的超快速热处理方法是，高强钢为厚度3mm钢带，以重量百分比计，化学成分含有0.25%C，0.22%Si，1.3%Mn，0.4%Mo，0.4%Ni，0.25%Cu，0.45%Cr，其余为铁及杂质元素，然后进行快速热处理，盘条的Ac3为980℃，最大加热速度408℃/s，最大冷却速度超过3060℃/s；高强钢盘条以48cm/min的喂入速度进入热处理装置进行连续作业，在28秒内将盘条从室温加热至峰值温度1120℃，然后保温7秒，然后在9秒内冷却至室温，整个过程用时44秒。实施例4本专利技术一种高强钢的超快速热处理方法是，高强钢为直径4mm盘条，以重量百分比计，化学成分含有0.25%C，0.82%Si，2.3%Mn，2.4%Mo，1.45%Cr，其余为铁及杂质元素；然后进行快速热处理，盘条的Ac3为990℃，最大加热速度410℃/s，最大冷却速度超过3020℃/s；高强钢盘条以50cm/min的喂入速度进入热处理装置进行连续作业，在26秒内将盘条从室温加热至峰值温度1150℃，然后保温9秒，然后在8秒内冷却至室温，整个过程用时43秒。经实时检测，盘条的Ac3为990℃，最大加热速度410℃/s，最大冷却速度超过3020℃/s；实施例5本专利技术一种高强钢的超快速热处理方法是，高强钢为厚度2mm钢带，以重量百分比计，化学成分含有0.18%C，0.22%Si，4.3%Mn，0.65%Mo，0.75%Cr，其余为铁及杂质元素；然后进行快速热处理，盘条的Ac3为1020℃，最大加热速度405℃/s，最大冷却速度超过3040℃/s；高强钢盘条以50cm/min的喂入速度进入热处理装置进行连续作业，在30秒内将盘条从室温加热至峰值温度1180℃，然后保温9秒，然后在10秒内冷却至室温，整个过程用时49秒。在上述方法中，在30秒内将高强钢从室温加热至峰值温度Tp，保温5-10秒，然后在5-10秒内冷却至室温，整个过程在60秒以内完成；将高强钢加热至Tp，是想得到一种完全奥氏体化的组织结构，从而为后续的快速冷却从而得到硬相组织做好准备。Tp是重要参数，按照实时测定的Ac3，Tp应超过Ac3温度的50℃以上，且Tp=1000-1200℃；目的是确保高强钢基体中的铁素体发生了奥氏体转变，且名义上是完全奥氏体的组织结构。采用快速加热方法，即在30秒内加热到峰值温度，可提高铁素体到奥氏体的实际转变温度Ac1和Ac3，即高出平衡状态下的转变温度100-350℃，从而有利于转变过程的快速完成。在更高温度发生的相转变，降低了相转变所需的时间，也细化了转变生成奥氏体的尺寸。保温5-10秒用于均匀化奥氏体，并可有效避免奥氏体发生粗化。在冷却过程中，高温状态下的奥氏体会转变为马氏体。在5-10秒内完全冷却至室温，属于超快速冷却，可细化马氏体得到高强度；在加热和冷却过程中，最大加热速度超过400℃/s，最大冷却速度超过3000℃/s；为确保高强钢的强度和淬透性，高强钢的碳含量在0.16%～0.55%。高强钢的直径或厚度在5mm以下时，可实现50cm/min的连续作业。本专利技术方法简单，易操作，工作效率高，并经实地测试，产品质量非常好，有关试验资料如下：试验一：以实施例2给出的高强钢盘条技术方案为试验一，和现有的淬火+回火的调质处理相对比，在同样（参数）情况下，现有技术以5-20℃/s加热速度加热至950℃，然后保温1小时，然后水淬至室温；然后放置在回火炉中缓慢加热至550℃并保温30分钟，然后缓冷至室温。经检测：快速热处理后的抗拉强度和延伸率分别是1308MPa和8%；调质处理后的抗拉强度和延伸率分别是1268MPa和7%。而且本专利技术的整个过程仅用时44s，而现有方法至少要1.5h以上，本专利技术的工作效率明显高于现有技术，工作效率提高120倍以上。试验二：以实施例3给出的高强钢盘条技术方案为试验二，和现有的淬火+回火的调质处理相对比，在同样（参数）情况下，现有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高强钢的超快速热处理方法是，其特征在于，采用加热装置在30s内将高强钢从室温加热至峰值温度Tp，然后保温5‑10s，再用冷却装置在5‑10s内冷却至室温，整个过程在60s内完成；所述的高强钢为含碳量0.16‑0.55%、直径或厚度5mm以下的钢丝或钢带；所述的Tp超出奥氏体转变温度Ac3的50℃以上，且Tp=1000‑1200℃，最大加热速度超过400℃/s，最大冷却速度超过3000℃/s，实现50cm/min的连续作业。

【技术特征摘要】
1.一种高强钢的超快速热处理方法是，其特征在于，采用加热装置在30s内将高强钢从室温加热至峰值温度Tp，然后保温5-10s，再用冷却装置在5-10s内冷却至室温，整个过程在60s内完成；所述的高强钢为含碳量0.16-0.55%、直径或厚度5mm以下的钢丝或钢带；所述的Tp超出奥氏体转变温度Ac3的50℃以上，且Tp=1000-1200℃，最大加热速度超过400℃/s，最大冷却速度超过3000℃/s，实现50cm/min的连续作业。2.根据权利要求1所述的高强钢的超快速热处理方法，其特征在于，利用陶瓷片电加热装置对高强钢进行快速加热，单片陶瓷加热片的电流范围在≤15A，单片陶瓷加热片的功率≤3.3KW，加热模块由36片陶瓷加热片组成，即6×6排布，加热模块总数量≤20个，模块排布方式是单层排布，通过调节电流以及通电加热模块数量，在30秒内将高强钢从室温加热至峰值温度Tp，然后保温5-10秒，再采用风机吹风冷却，单台风机风量在≤154000m3/h，进行0%，10%，30%，50%，70%，90%和100%的7档风量调节，风机数量2～4台，通过调节风机风量，在5-10秒内将高强钢冷却至室温，整个过程在60秒以内完成。3.根据权利要求1所述的高强钢的超快速热处理方法，其特征在于，高强钢为直径5mm盘条，以重量百分比计，高强钢含有0.22%C，0.25%Si，1.5%Mn，1.2%Cr，其余为铁及杂质元素；然后进行快速热处理，盘条的Ac3为910℃，最大加热速度405℃/s，最大冷却速度超过3050℃/s；高强钢盘条以50cm/min的喂入速度进入热处理装置进行连续作业，在30秒内将盘条从室温加热至峰值温度1080℃，然后保温6秒...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐明奇，冯在强，李刚，金向杰，
申请(专利权)人：华北水利水电大学，
类型：发明
国别省市：河南,41