提升高强钢冲击韧性的热加工方法技术

本发明专利技术公开了一种提升高强钢冲击韧性的热加工方法，包括：锻造坯料和坯料高温扩散，扩散温度为1230℃‑1270℃，扩散时间为20‑35小时；二次变形和退火；坯料的锻造比大于等于2.5，坯料二次变形的锻造比大于等于3.0。本发明专利技术能够有效提高高强钢的冲击性能。

Hot working method for improving impact toughness of high strength steel

【技术实现步骤摘要】
提升高强钢冲击韧性的热加工方法
本专利技术属于钢铁热加工领域，具体说，涉及一种提升高强钢冲击韧性的热加工方法。
技术介绍
近几年特殊钢产品市场，尤其高强韧钢方面市场竞争日趋激烈，产品要求越来越高，随着产品性能需求的提升，对材料的性能要求越来越高。为满足产品需求，对于特定的材料，一方面需要提升材料制造装备的水平(比如采用氩气保护电渣重熔控氧)；另一方面也需要在工艺技术方面创新，充分发挥材料的性能潜力，不断开发高强韧特殊钢新产品，例如高压气瓶、高品质模具钢、高强钢等特殊钢的高端产品。然而一些特钢新产品在规定强度、硬度条件下冲击韧性不达标或波动较大，严重影响产品推向市场的速度。多年来的特殊钢生产实践中，当材料化学成分确定后，其冶炼纯净度、凝固质量、成型工艺、热处理组织形态均是锻件性能的重要影响因素。为此，在现有设备能力和纯净度水平条件下，需要通过成型和热处理过程工艺创新，挖掘材料性能潜力，在保证强度的前提下提高材料韧性，突破制约产品性能，实现材料性能提升，促进特钢产品向高端发展需求显得十分迫切。
技术实现思路
本专利技术所解决的技术问题是提供一种提升高强钢冲击韧性的热加工方法，能够有效提高高强钢的冲击性能。技术方案如下：一种提升高强钢冲击韧性的热加工方法，包括：锻造坯料和坯料高温扩散，扩散温度为1230℃-1270℃，扩散时间为20-35小时；二次变形和退火；坯料的锻造比大于等于2.5，坯料二次变形的锻造比大于等于3.0。进一步，对于曲轴钢、高压气瓶钢，先进行锻造坯料后进行坯料高温扩散；扩散温度为1230℃～1250℃，扩散时间为20-25h。进一步，锻造坯料前还包括：电炉冶炼、LF+VD精炼、铸锭、电渣重融、加热的步骤；坯料高温扩散前还包括：坯料退火、坯料预热、加热的步骤。进一步，对于曲轴钢，退火时，淬火温度为850±15℃，回火温度为580±50℃，采用水或油冷却。进一步，对于高压气瓶钢，退火时，890℃保温2小时，正火后880℃保温2小时，淬火后560℃保温4小时回火。进一步，对于模具钢先进行坯料高温扩散后进行锻造坯料，扩散温度采取1250℃～1270℃，扩散时间采取25-30h。进一步，高温扩散前还包括：电炉冶炼、LF+VD精炼、铸锭、预热、加热的步骤；二次变形前还包括：坯料球化退退火、坯料预热、加热的步骤。进一步，对于模具钢，退火时经1030℃保温30分钟，油淬；590-610℃至少回火2次。进一步，坯料的锻造比在3.0以上，坯料二次变形的锻造比在2.5以上。进一步，曲轴类、高压气瓶钢坯料的锻造比≥2.5，二次变形的锻造比≥3.0；模具钢类产品坯料的锻造比≥2.5，二次变形的锻造比≥4.0。本专利技术技术效果包括：本专利技术在冲击性能提升上，对特殊钢尤其是高强钢的作用显著。该方法实现了高强钢冲击韧性提高15％技术指标，对特殊钢产品而言意义重大。应用结构钢、高压气瓶钢、高品质模具钢等典型的高强钢，通过高温扩散、二次变形的方式对曲轴、模具钢、炮钢产品冲击性能提升幅度达到19.25％以上，突破了原有成型方式，为高性能产品生产开辟了新路径。方法生产的产品综合性能优良，性能稳定。目前，从冶炼上提高钢水纯净度，热处理上挖潜材料的潜能方面研究的比较多，但是性能提高幅度有限，没有大的突破。从锻造方面研究的比较少，采用单一传统工艺锻造技术，在现有设备、材料条件下，冲击性能有较大幅度提升是难以实现的。具体实施方式以下描述充分地示出本专利技术的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践和再现。本专利技术以研究钢锭高温扩散对性能的影响为基础，结合锻造二次变形加工，是一种适用于提升高强钢冲击韧性，提升材料综合力学性能的热加工方法。本专利技术针对结构类、模具类高强钢作为应用对象，通过热加工方法提升材料综合力学性能，从该类钢的组织转变规律及热加工变形着手，将高温扩散及二次变形相结合，达到发掘材料综合性能的目的，提升高强钢冲击韧性的热加工方法，具体步骤如下：步骤1：锻造坯料和坯料高温扩散，扩散温度为1230℃-1270℃，扩散时间为20-35小时；对于曲轴钢、高压气瓶钢，先进行锻造坯料后进行坯料高温扩散。扩散温度采取1230℃～1250℃，扩散时间采取20-25h。锻造坯料前还包括：电炉冶炼、LF+VD精炼、铸锭、电渣重融、加热的步骤；坯料高温扩散前还包括：坯料退火、坯料预热、加热的步骤。对于模具钢先进行坯料高温扩散后进行锻造坯料，高温扩散前还包括：电炉冶炼、LF+VD精炼、铸锭、预热、加热的步骤。模具钢产品由于碳含量和碳化物形成元素的含量高，为防止碳化物液析裂纹对产品质量造成影响，钢锭进行高温扩散，在铸态下消除液析。模具钢类产品扩散温度采取1250℃～1270℃，扩散时间采取25-30h。具体扩散温度、时间设计见表1所示。表1扩散温度、时间产品类型扩散温度扩散时间扩散时机曲轴类产品1230℃～1250℃20h二次变形前坯料扩散模具钢类产品1250℃～1270℃25h钢锭高温扩散高压气瓶钢类产品1230℃～1250℃20h二次变形前坯料扩散步骤2：二次变形和退火；坯料的锻造比大于等于2.5，坯料二次变形的锻造比大于等于3.0。锻造比是锻造时金属变形程度的一种表示方法，通常以金属变形前后的横截面积的比值来表示。本专利技术通过成分均匀和组织均匀来提高钢产品性能。一般地，高温扩散可改善成分偏析，但是，扩散后的钢锭(坯料)不经过退火冷却，会使锻件过热，会使产品有粗晶、混晶、组织不均匀现象，从而使产品力学性能降低。实际生产中证明，对于特种钢，尤其含CrNiMo的高强钢，仅仅通过热处理是难以消除其粗晶、混晶、组织不均匀现象的。对于模具钢类产品，二次变形前还包括：坯料球化退退火、坯料预热、加热的步骤。坯料锻造比的选择，精炼锭的锻造比在4.0以上，电渣锭的锻造比在3.0以上，坯料处于锻透的组织状态；坯料二次变形的锻造比在2.5以上，保证夹杂物改善弥散分布，选择棒类坯料，锻造前后采用相同变形方法，便于锻前锻后对比条件相同。曲轴类、高压气瓶钢产品坯料的锻造比≥2.5，二次变形的锻造比≥3.0；模具钢类产品坯料的锻造比≥2.5，二次变形的锻造比≥4.0。具体锻造参数设计见表2所示。表2锻造技术参数二次变形后采用与坯料相同退火工艺。为对比条件相同，二次变形前后全部采用小试样在相同的热处理制度条件下进行性能检测，曲轴采用纵向试样，模具钢、炮钢采用横向试样，其试样热处理参数设计见表3。表3小试样热处理技术参数高温扩散+二次变形后试验情况。1、曲轴试验情况1.1曲轴类二次变形前后技术指标项目本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提升高强钢冲击韧性的热加工方法，包括：/n锻造坯料和坯料高温扩散，扩散温度为1230℃-1270℃，扩散时间为20-35小时；/n二次变形和退火；坯料的锻造比大于等于2.5，坯料二次变形的锻造比大于等于3.0。/n

【技术特征摘要】
1.一种提升高强钢冲击韧性的热加工方法，包括：
锻造坯料和坯料高温扩散，扩散温度为1230℃-1270℃，扩散时间为20-35小时；
二次变形和退火；坯料的锻造比大于等于2.5，坯料二次变形的锻造比大于等于3.0。


2.如权利要求1所述提升高强钢冲击韧性的热加工方法，其特征在于，对于曲轴钢、高压气瓶钢，先进行锻造坯料后进行坯料高温扩散；扩散温度为1230℃～1250℃，扩散时间为20-25h。


3.如权利要求2所述提升高强钢冲击韧性的热加工方法，其特征在于，锻造坯料前还包括：电炉冶炼、LF+VD精炼、铸锭、电渣重融、加热的步骤；坯料高温扩散前还包括：坯料退火、坯料预热、加热的步骤。


4.如权利要求2所述提升高强钢冲击韧性的热加工方法，其特征在于，对于曲轴钢，退火时，淬火温度为850±15℃，回火温度为580±50℃，采用水或油冷却。


5.如权利要求2所述提升高强钢冲击韧性的热加工方法，其特征在于，对于高压气瓶钢，退火时，890℃保温2小时，正火后880℃保温2...

【专利技术属性】
技术研发人员：王交其，冯伟，胡永平，邵忠伟，周仲成，涂明金，刘海江，陈献刚，郭运来，郭元，郭转云，王玉宝，李建平，任瑞琴，马丹宁，郭文斌，张程，陈洪亮，陈亮，张平，孙强，刘琳，
申请(专利权)人：内蒙古北方重工业集团有限公司，
类型：发明
国别省市：内蒙;15