一种获得8Cr4Mo4V钢优化淬火工艺的方法技术

技术编号:24882433 阅读:21 留言:0更新日期:2020-07-14 18:09
本发明专利技术涉及一种获得8Cr4Mo4V钢优化淬火工艺的方法,步骤如下:(1)确定加热固溶工艺:(2)确定等温淬火最高硬度时间点:(3)在步骤(2)基础上进行复合淬火处理:(4)选择优化复合淬火工艺试样:(5)对由步骤(4)得到的优化复合淬火工艺试样采用510~550℃、1.8‑2.5h,3至4次回火处理,得到最终优化热处理后的8Cr4Mo4V钢。本发明专利技术具有科学性、可行性,操作简单,效果显著,提升了8Cr4Mo4V钢性能的空间。

【技术实现步骤摘要】
一种获得8Cr4Mo4V钢优化淬火工艺的方法
:本专利技术属于特种钢热处理研究领域,涉及一种有效改善8Cr4Mo4V钢组织的淬火技术及获取8Cr4Mo4V钢优化淬火工艺的方法。
技术介绍
:8Cr4Mo4V钢是重要的高温轴承用钢,广泛用于制造航空发动机、燃气轮机等高温轴承部件。近年来,一些学者对8Cr4Mo4V钢的热处理技术进行了广泛研究,探索出一系列相关的热处理规程。随着工业技术和生产水平的不断发展,对8Cr4Mo4V钢的性能要求越来越高,原有的热处理制度已无法满足时代发展的需要。进一步细化量化钢组织,并探索出与之相应的热处理制度的创新成为当务之急。8Cr4Mo4V钢的强化离不开热处理,其中,淬火处理是热处理的关键。8Cr4Mo4V系钢的淬火形式主要包括:油冷(介质)淬火、等温淬火、真空气淬等。其中,油冷淬火和等温淬火应用较多,但对细化组织的热处理研究较为缺乏。目前,为了使钢的晶粒和组织得到细化,人们投入了大量的精力。申请号为CN201810015019.1的专利指出,通过对钢进行充分奥氏体化后在高温区快速冷却能够获得大量弥散分布的纳米级碳化物组织,但这种方法无法保证奥氏体晶粒细化及基体组织控制,而奥氏体晶粒尺寸是决定钢性能的主要因素之一。专利号为CN201510150917.4的专利本质是通过对将中高碳钢构件进行预备(淬火)热处理实现钢的晶粒细化,但这种方法不适合8Cr4Mo4V钢。目前尚未见到有关较为精确控制8Cr4Mo4V钢组织的报道及专利。8Cr4Mo4V钢油冷(介质)淬火得到的组织基本为片状马氏体、残余奥氏体及残留碳化物。回火后得到回火回火屈氏体(或回火索氏体)、残留碳化物以及析出沉淀碳化物,其硬度高,韧性相对较差,综合性能较低。等温淬火得到的组织为低温贝氏体、残余奥氏体及残留碳化物。回火后得到贝氏体、回火屈氏体(或回火索氏体)、残留碳化物以及析出沉淀碳化物,其强度高,韧性好,综合性能优良,但硬度较低,耐磨性不尽人意。另外,单一淬火处理无法有效控制钢组织。而决定钢性能的最重要因素是钢的晶粒状态、组织状态、微观结构及各组成相间的匹配。
技术实现思路
:专利技术目的:本专利技术公开一种获得8Cr4Mo4V钢优化淬火工艺的方法,目的是从根本上实现对8Cr4Mo4V钢的组织控制,有效提高钢的性能。技术方案:一种获得8Cr4Mo4V钢优化淬火工艺的方法,步骤如下:(1)确定加热固溶工艺:取W个球化退火钢试样在1050~1140℃温度范围内分别保温不同时间进行加热固溶处理,得到W个第一批加热试样,第一批加热试样保温时间的范围为8~90min,以8min或者90min为端点在8~90min范围内取任意公差的等差数列作为第一批加热试样的不同保温时间点,W个第一批加热试样分别保温不同时间后得到W个第一批加热试样,然后将W个第一批加热试样直接油淬或空冷到10~30℃得到第一批淬火试样;在显微晶粒度级别7.6级~10级之间选取显微晶粒度级别最高的淬火试样对应的保温温度和保温时间为加热固溶工艺的保温温度与保温时间;(2)确定等温淬火最高硬度时间点:在步骤(1)得出的加热固溶工艺的保温温度与保温时间的条件下,对另外M个球化退火钢试样进行加热固溶处理,得到第二批加热试样;将第二批加热试样置入160~280℃温度范围内的任意温度中分别保温不同时间进行等温淬火,第二批加热试样保温时间的范围为20min~10h,在该范围内任一点取任意公差的等差数列作为第二批等温淬火试样的不同保温时间点,M个第二批加热试样分别保温不同时间后得到M个第二批等温淬火试样,将M个第二批等温淬火试样分别取出后,空冷至0~30℃,测定不同保温时间对应的每一个第二批等温淬火试样的硬度,硬度最大的第二批等温淬火试样对应的保温时间为保温时间点tm;(3)在步骤(2)基础上进行复合淬火处理:在步骤(1)得出的加热固溶工艺的保温温度与保温时间的条件下,对另外N个球化退火钢试样进行加热固溶处理,得到第三批加热试样;将第三批加热试样置入步骤(2)得到的保温温度中分别保温不同时间进行等温淬火,第三批加热试样保温时间范围为0.1×tm~0.75×tm,以0.1×tm或者0.75×tm为端点在0.1×tm~0.75×tm范围内取任意公差的等差数列作为第三批等温淬火试样的不同保温时间点,N个第三批加热试样分别保温不同时间后得到N个第三批等温淬火试样,将N个第三批等温淬火试样分别取出后,直接用油、水、气或者水溶性介质淬火,得到N个复合淬火试样;(4)选择优化复合淬火工艺试样:利用扫描电镜观察由步骤(3)得到的复合淬火试样组织,在基体组织由马氏体、低温贝氏体、残余奥氏体组成,且80%以上马氏体长度不超过5μm,80%贝氏体长度不超过6μm的复合淬火试样中,选取组织最细的试样作为优化复合淬火工艺试样;(5)对由步骤(4)得到的优化复合淬火工艺试样采用510~550℃、1.8~2.5h,3至4次回火处理,得到最终优化热处理后的8Cr4Mo4V钢。步骤(1)中W≥3。步骤(2)中M≥5。步骤(3)中N≥3,tm为0~120min,选择3-5个时间点;tm大于120min,则可以选择5~10个时间点。优点及效果:(1)本专利技术突破了以往单一淬火工艺,将合理的等温淬火工艺与介质淬火工艺进行科学组合,通过试验操作即可获得优化复合淬火工艺。本专利技术具有科学性、可行性,操作简单,效果显著,提升了8Cr4Mo4V钢性能的空间。(2)本专利技术由于等温淬火后进行油冷(介质)淬火,淬火温度低,符合环保需要。(3)本专利技术为以后进一步量化钢组织热处理提供参考。附图说明:图1为实施例1中动态摩擦磨损曲线;图2为实施例1中8Cr4Mo4V钢经过1095℃保温20min固溶,200℃保温50min等温淬火+油淬,540℃保温120min四次回火后的组织形貌;图3为实施例1中不同工艺淬火钢的组织对比;图4为实施例2中不同工艺淬火钢的组织对比;图5为实施例3中不同工艺淬火钢的组织对比;图6为实施例4中不同工艺淬火钢的组织对比。具体实施方式:本专利技术的主要思路是基于等温淬火过程中低温贝氏体转变主要依赖碳等元素的扩散,转变速率较慢,而马氏体转变是切变相变,转变速率快的考虑,在一定的固溶条件下,将等温淬火置于油冷(介质)淬火之前,使之发生部分低温贝氏体转变。由于等温时间有限,贝氏体没有充分长大,因而贝氏体组织得到细化;余下的过冷奥氏体比例减少,同时被贝氏体分割,因此,在接下来的油冷(介质)淬火过程中转变的马氏体尺寸受到控制,使马氏体组织也得到明显细化。同时,控制等温淬火保温时间可以控制低温贝氏体和马氏体的相对含量,从根本上实现对钢组织的控制,显著提高钢的性能。通过组织观察对比,确定获得晶粒细,具有细小马氏体和细小低温贝氏体以及残留碳化物组织的复合淬火工艺为优化淬火工艺。一种获得8Cr4Mo4V钢优化淬火工艺的方法的实施过程如下:(本文档来自技高网
...

【技术保护点】
1.一种获得8Cr4Mo4V钢优化淬火工艺的方法,其特征在于:/n步骤如下:/n(1)确定加热固溶工艺:取W个球化退火钢试样在1050~1140℃温度范围内分别保温不同时间进行加热固溶处理,得到W个第一批加热试样,第一批加热试样保温时间的范围为8~90min,以8min或者90min为端点在8~90min范围内取任意公差的等差数列作为第一批加热试样的不同保温时间点,W个第一批加热试样分别保温不同时间后得到W个第一批加热试样,然后将W个第一批加热试样直接油淬或空冷到10~30℃得到第一批淬火试样;在显微晶粒度级别7.6级~10级之间选取显微晶粒度级别最高的淬火试样对应的保温温度和保温时间为加热固溶工艺的保温温度与保温时间;/n(2)确定等温淬火最高硬度时间点:在步骤(1)得出的加热固溶工艺的保温温度与保温时间的条件下,对另外M个球化退火钢试样进行加热固溶处理,得到第二批加热试样;将第二批加热试样置入160~280℃温度范围内的任意温度中分别保温不同时间进行等温淬火,第二批加热试样保温时间的范围为20min~10h,在该范围内任一点取任意公差的等差数列作为第二批等温淬火试样的不同保温时间点,M个第二批加热试样分别保温不同时间后得到M个第二批等温淬火试样,将M个第二批等温淬火试样分别取出后,空冷至0~30℃,测定不同保温时间对应的每一个第二批等温淬火试样的硬度,硬度最大的第二批等温淬火试样对应的保温时间为保温时间点t...

【技术特征摘要】
20200415 CN 202010298875X1.一种获得8Cr4Mo4V钢优化淬火工艺的方法,其特征在于:
步骤如下:
(1)确定加热固溶工艺:取W个球化退火钢试样在1050~1140℃温度范围内分别保温不同时间进行加热固溶处理,得到W个第一批加热试样,第一批加热试样保温时间的范围为8~90min,以8min或者90min为端点在8~90min范围内取任意公差的等差数列作为第一批加热试样的不同保温时间点,W个第一批加热试样分别保温不同时间后得到W个第一批加热试样,然后将W个第一批加热试样直接油淬或空冷到10~30℃得到第一批淬火试样;在显微晶粒度级别7.6级~10级之间选取显微晶粒度级别最高的淬火试样对应的保温温度和保温时间为加热固溶工艺的保温温度与保温时间;
(2)确定等温淬火最高硬度时间点:在步骤(1)得出的加热固溶工艺的保温温度与保温时间的条件下,对另外M个球化退火钢试样进行加热固溶处理,得到第二批加热试样;将第二批加热试样置入160~280℃温度范围内的任意温度中分别保温不同时间进行等温淬火,第二批加热试样保温时间的范围为20min~10h,在该范围内任一点取任意公差的等差数列作为第二批等温淬火试样的不同保温时间点,M个第二批加热试样分别保温不同时间后得到M个第二批等温淬火试样,将M个第二批等温淬火试样分别取出后,空冷至0~30℃,测定不同保温时间对应的每一个第二批等温淬火试样的硬度,硬度最大的第二批等温淬火试样对应的保温时间为保温时间点tm;
(3)在步骤(2)基础上进行复合淬火处理:在步骤(1)得出的加热...

【专利技术属性】
技术研发人员:尚丽娟于兴福杨宇晴柳泽禹周驰滨鲍识同
申请(专利权)人:沈阳工业大学
类型:发明
国别省市:辽宁;21

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1