超高碳钢的热处理方法及制品技术

本申请涉及一种超高碳钢的热处理方法，将超高碳钢进行扩散退火处理，得珠光体组织的超高碳钢；再将珠光体组织的超高碳钢进行淬火处理后，在250℃～400℃的盐浴中保温15～30分钟，冷却，得处理后的超高碳钢制品。上述热处理方法可获得足够含量温度奥氏体的超高碳钢，经上述热处理方法处理后的超高碳钢制品不仅具有高的耐磨性，而且具有好的冲击韧性。

Heat Treatment Method and Products of Ultra-high Carbon Steel

This application relates to a heat treatment method for ultra-high carbon steel, which is treated by diffusion annealing to obtain ultra-high carbon steel with pearlite structure, and then quenched to obtain ultra-high carbon steel with pearlite structure, which is then heated for 15-30 minutes in a salt bath at 250-400 degrees Celsius and cooled to obtain ultra-high carbon steel products after treatment. The super high carbon steel with sufficient austenite content can be obtained by the above heat treatment method. The super high carbon steel products treated by the above heat treatment method not only have high wear resistance, but also have good impact toughness.

【技术实现步骤摘要】
超高碳钢的热处理方法及制品
本专利技术涉及碳钢的热处理工艺，特别是涉及一种超高碳钢的热处理方法及制品。
技术介绍
超高碳钢是指碳含量在1.2％～1.8％的过共析钢。在钢铁材料中，碳含量的增加会导致碳化物含量的增加，从而使得钢铁材料的耐磨性增加，但钢铁材料的塑性会下降。这主要是因为在过共析钢中，先共析网状碳化物会随着碳含量的增加增多增厚，从而导致材料变脆。超高碳钢最终主要由马氏体、奥氏体和渗碳体组成。其中奥氏体在材料变形过程中能够吸收位错、延缓裂纹扩展，并且能在应力条件下发生TRIP效应，产生马氏体相变，吸收应力，阻碍裂纹扩展。因此，奥氏体是影响超高碳钢塑性的关键因素。然而传统的热处理工艺都较难获得足够含量的稳定奥氏体。因此，寻找一种能够获得足够含量稳定奥氏体的超高碳钢的热处理方法成为人们研究的热点。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种能够获得足够含量稳定奥氏体的超高碳钢的热处理方法。一种超高碳钢的热处理方法，以质量百分含量计，所述超高碳钢含有1.2％～1.6％的碳、1.2％～1.8％的硅、0.3％～0.8％的锰、1.2％～1.6％的铬、0.3％～0.8％的镍和0.2％～0.5％的钼；所述超高碳钢的热处理方法包括以下步骤：将所述超高碳钢进行扩散退火处理，得珠光体组织的超高碳钢；将所述珠光体组织的超高碳钢进行淬火处理，在250℃～400℃的盐浴中保温15～30分钟，在水中急冷，得处理后的超高碳钢制品。在其中一个实施例中，所述扩散退火处理的条件为：在1050℃～1100℃保温12～36小时，炉冷至室温。在其中一个实施例中，所述扩散退火处理的条件为：在1100℃保温24小时，炉冷至室温。在其中一个实施例中，所述淬火处理的条件为：在850℃～950℃保温15～30中，于-9.3℃～133.5℃的淬火液中快速冷却。在其中一个实施例中，所述淬火处理的条件为：在900℃保温30分钟，于25℃的淬火液中快速冷却。在其中一个实施例中，所述淬火液为水基淬火液。在其中一个实施例中，在400℃的盐浴中保温15分钟。在其中一个实施例中，所述冷却的方法为：在水中急冷或空冷。一种上述任一项所述的超高碳钢的热处理方法处理后的超高碳钢制品。上述超高碳钢的热处理方法，将超高碳钢中硅的质量含量控制在1.2％～1.8％，可有效避免热处理过程中渗碳体析出与奥氏体富碳的竞争关系，从而使热处理过程中奥氏体富碳过程顺利进行，再通过扩散退火处理，消除晶界大量的网状碳化物，获得均匀性的珠光体组织，然后通过淬火处理，得到一部分的马氏体和奥氏体组织，最后在250℃～400℃的盐浴中保温15～30分钟，使碳从马氏体向奥氏体分配，使得奥氏体富碳，从而增加其稳定性，让奥氏体在随后的冷却过程中不发生分解。经上述热处理方法处理后的超高碳钢不仅具有高的耐磨性，而且具有好的冲击韧性。附图说明图1为实施例1处理后的超高碳钢的扫描电镜图；图2为对比例3处理后的超高碳钢的扫描电镜图；图3为经淬火-分配-回火不同分配温度的X射线衍射图谱。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将对本专利技术进行更全面的描述，并给出了本专利技术的较佳实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容的理解更加透彻全面。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。一实施方式的超高碳钢的热处理方法，包括以下步骤S110～S120：S110、将超高碳钢进行扩散退火处理，得珠光体组织的超高碳钢。其中，超高碳钢含有1.2％～1.6％质量含量的碳(C)、1.2％～1.8％质量含量的硅(Si)、0.3％～0.8％质量含量的锰(Mn)、1.2％～1.6％的铬(Cr)、0.3％～0.8％的镍(Ni)和0.2％～0.5％的钼(Mo)。可以理解，上述超高碳钢还含有铁。进一步的，上述超高碳钢中还含有余量的铁。将超高碳钢中硅的质量含量控制在1.2％～1.8％，可有效避免热处理过程中渗碳体析出与奥氏体富碳的竞争关系，从而使热处理过程中奥氏体富碳过程顺利进行。Mn可以降低钢的临界冷速速度，提高淬透性且具有良好的脱氧作用，将超高碳钢中Mn的质量含量控制在0.3％～0.8％，可避免Mn含量过高导致降低马氏体转变温度(Ms)，增加残余奥氏体含量。铬是强碳化物形成元素，将超高碳钢中Cr的质量含量控制在1.2％～1.6％，可有效抑制由于Si的加入所引起的Fe3C的石墨化，并且提高材料淬透性，从而提高材料的加工、成型性能。将超高碳钢中Mo的质量含量控制在0.2％～0.5％，有利于形成含Mo的特殊碳化物，如M2C、M6C等，有利于增加材料的耐磨性。进一步的，退火处理的方法为：在1050℃～1100℃保温12～36小时，炉冷至室温。进一步的，退火处理的方法为：在1100℃保温24小时，炉冷至室温。将超高碳钢通过扩散退火处理，可消除晶界大量的网状碳化物，使其溶解在奥氏体中，获得均匀性的珠光体组织。S120、将上述珠光体组织的超高碳钢进行淬火处理后，在250℃～400℃的盐浴中保温15～30分钟，冷却，得处理后的超高碳钢制品。其中，淬火的方法为：在850℃～950℃保温15～30分钟，于-9.3℃～133.5℃的淬火液中快速冷却。进一步的，淬火的方法为：在900℃保温30分钟，于25℃的淬火液中快速冷却。珠光体组织在850℃～950℃保温15～30分钟部分或者完全转化为奥氏体组织，再在-9.3℃～133.5℃的淬火液中快速冷却，使部分奥氏体向马氏体转变，获得马氏体和残余奥氏体的双相组织。需要说明的是，133.5℃为马氏体转变开始温度，-9.3℃为马氏体转变终了温度(可根据超高碳钢的成分，采用JMatPro软件计算出的“C”曲线得出)，因此珠光体组织在部分或者全部转化为奥氏体组织后，在-9.3℃～133.5℃的淬火液中快速冷却，就可使部分奥氏体向马氏体转变，获得马氏体和残余奥氏体的双相组织。进一步的，淬火液为水基淬火液。在本实施方式中，淬火液为水、盐水、碱水、有机高分子水溶液、饱和氯化钙水溶液、三硝水溶液(NaNO3、NaNO2、KNO3)等常用水基淬火液。进一步的，冷却的方法为：在水中急冷或空冷。可以理解，尺寸较大的超高碳钢可以选择空冷，防止应力过大导致开裂等情况。马氏体和残余奥氏体的双相组织，在250℃～400℃的盐浴中保温15～30分钟，使碳从马氏体向残余奥氏体分配，使得残余奥氏体富碳，从而增加其稳定性，让奥氏体在随后的冷却过程中不发生分解。经上述热处理方法处理后的超高碳钢制品不仅具有高的耐磨性，而且具有好的冲击韧性。以下为具体实施例。实施例1超高碳钢的化学成分(质量含量)为：C1.2-1.6％,Si1.2-1.8％,Mn0.3-0.8％,Cr1.2-1.6％,Ni0.3-0.8％,Mo0.2-0.5％，经JMatPro软件所计算出的“C”曲线得出的马氏体转变开始温度(Ms)和转变终了温度(Mf)分别约为133.5℃和-9.2℃。经过高温扩散退火工艺：11本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超高碳钢的热处理方法，其特征在于，以质量百分含量计，所述超高碳钢含有1.2％～1.6％的碳、1.2％～1.8％的硅、0.3％～0.8％的锰、1.2％～1.6％的铬、0.3％～0.8％的镍和0.2％～0.5％的钼；所述超高碳钢的热处理方法包括以下步骤：将所述超高碳钢进行扩散退火处理，得珠光体组织的超高碳钢；将所述珠光体组织的超高碳钢进行淬火处理后，在250℃～400℃的盐浴中保温15～30分钟，冷却，得处理后的超高碳钢制品。

【技术特征摘要】
1.一种超高碳钢的热处理方法，其特征在于，以质量百分含量计，所述超高碳钢含有1.2％～1.6％的碳、1.2％～1.8％的硅、0.3％～0.8％的锰、1.2％～1.6％的铬、0.3％～0.8％的镍和0.2％～0.5％的钼；所述超高碳钢的热处理方法包括以下步骤：将所述超高碳钢进行扩散退火处理，得珠光体组织的超高碳钢；将所述珠光体组织的超高碳钢进行淬火处理后，在250℃～400℃的盐浴中保温15～30分钟，冷却，得处理后的超高碳钢制品。2.根据权利要求1所述的超高碳钢的热处理方法，其特征在于，所述扩散退火处理的条件为：在1050℃～1100℃保温12～36小时，炉冷至室温。3.根据权利要求2所述的超高碳钢的热处理方法，其特征在于，所述扩散退火处理的条件为：在1100℃保...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖建平，张志高，肖志彬，肖开元，
申请(专利权)人：湖南长高新材料股份有限公司，湖南长高高压开关集团股份公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43