一种含硼合金钢的强韧化处理方法技术

本发明专利技术提供了一种含硼合金钢的强韧化处理方法,属于金属冶炼结束领域；本发明专利技术所述方法改变了含硼合金钢的传统热处理方式，综合采用正火

【技术实现步骤摘要】
一种含硼合金钢的强韧化处理方法


[0001]本专利技术属于金属冶炼结束领域，具体涉及一种含硼合金钢的强韧化处理方法。

技术介绍

[0002]高速犁是现代农业耕整种机械中效率较高的一种，高速犁的核心部件为入土部件，其包括犁尖、犁铲、胸板及栅条。入土部件在服役过程中需要承受来自土壤、砂石及根块的冲击和摩擦，服役条件极为恶劣。因此，高速犁入土部件材料必须兼具高硬度、及优良的强韧性匹配性能。
[0003]目前，高速犁入土部件原材料多为含硼合金钢，其常规热处理工艺为直接淬火
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回火处理。但是，现有高速犁入土部件用含硼合金钢主要存在二次带状组织及晶粒粗大的问题，在后续的热处理过程中易出现组织遗传，导致高速犁入土部件在大尺寸范围内易出现组织不均匀和性能不稳定的现象。二次带状组织及晶粒粗大问题主要是在板材热轧过程中形成的，其主要归因于热轧大变形及受热不均引起的合金元素偏析，从而导致对应区域相组织的相变点发生变化，最终导致产生了由珠光体和铁素体组成的条状二次带状组织及部分晶粒异常长大的现象。在实际生产过程中，常规淬火
‑
回火工艺无法有效消除二次带状组织及部分晶粒异常长大，极易导致高速犁入土部件在土壤和石块的高速冲击和磨损下出现异常失效的情况。因此，探寻一种新型高速犁入土部件用含硼合金钢的强韧化热处理方法是当前高速犁体制造领域亟待解决的问题之一。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在不足，本专利技术提供了一种含硼合金钢的强韧化处理方法；本专利技术所述方法改变了含硼合金钢的传统热处理方式，综合采用正火
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淬火
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配分
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回火复合热处理工艺来缓解含硼合金钢中的二次带状组织及部分晶粒异常长大现象，并通过配分工艺适当提高含硼合金钢热处理后的残余奥氏体含量，在保证高硬度的同时，获得良好的强韧性匹配性能；所述含硼合金钢能够很好的应用于农业机械和矿产机械的制备中。
[0005]本专利技术首先提供了一种含硼合金钢的强韧化处理方法，具体包括如下步骤：
[0006](1)正火：将清洗打磨的含硼合金钢的热轧板在一定温度下保温，保温结束后冷却至室温，得到正火态的含硼合金钢热轧板；
[0007](2)淬火
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配分：将正火态的含硼合金钢热轧板在奥氏体区进行第一次保温处理，保温结束后在马氏体转变开始温度(M
s
)和马氏体转变终止温度(M
f
)之间且靠近M
s
点的温度下进行第二次保温处理，保温结束后冷却至室温；
[0008](3)低温回火：将步骤(2)得到的产物进行低温回火处理，处理结束后冷却至室温，得到强韧化处理的含硼合金钢。
[0009]优选地，步骤(1)中，所述保温的温度为900～940℃，保温时间为30～50min。
[0010]优选地，步骤(2)中，第一次保温处理的条件为在880～920℃下保温20～30min。
[0011]优选地，步骤(2)中，第二次保温处理是在盐浴环境下中等温处理60～80min，所述
等温处理的温度为300～340℃。
[0012]优选地，所述盐浴的溶液为NaNO3和KNO3的混合溶液；
[0013]所述NaNO3和KNO3的质量比为1:1。
[0014]优选地，步骤(3)中，所述低温回火的条件为在180～200℃下保温60～100min。
[0015]优选地，步骤(1)～(3)中所述含硼合金钢包括27MnCrB5钢。
[0016]本专利技术还提供了上述方法处理的含硼合金钢在制备农业机械、矿产机械及其零部件中的应用。
[0017]优选地，所述农业机械、矿产机械及其零部件包括高速犁入土部件和矿山机械用耐磨零部件。
[0018]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0019](1)本专利技术所述含硼合金钢的强韧化处理方法改变了高速犁入土部件用含硼合金钢的传统热处理方式，综合采用正火
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淬火
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配分
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回火复合热处理工艺，有效缓解了含硼合金钢中的二次带状组织及部分晶粒异常长大现象，并通过配分工艺适当提高含硼合金钢热处理后的残余奥氏体含量，在保证高硬度的同时，获得良好的强韧性匹配性能。以27MnCrB5钢为例，与经传统淬火
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回火工艺处理后的27MnCrB5钢相比，经本专利技术强韧化处理后的27MnCrB5钢在屈服强度(1100MPa级)、抗拉强度(1400MPa级)及硬度(约47HRC)方面均近似相当，但室温冲击韧性可由40J级提升至70J级，以确保获得高硬度的同时，实现良好的强韧性匹配性能。
[0020](2)与传统淬火
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回火工艺不同，本专利技术在淬火前加入正火工艺，可以有效控制Mn元素偏聚，弱化含硼合金钢中的二次带状组织。本专利技术通过正火工艺促使钢中的合金元素充分固溶到晶粒内部，有效地缓解了因成分偏析而产生的由先共析铁素体带和珠光体带相互堆叠而成的二次带状组织。同时，由于正火冷却速度较快，晶粒无法及时长大，即可有效缓解部分晶粒异常长大的问题。
[0021](3)本专利技术中在依据Si和Al元素可抑制碳化物析出的特性，辅以淬火
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配分工艺，本专利技术所述处理方法是让含硼合金钢在奥氏体区保温一段时间奥氏体化，然后淬火到马氏体转变开始温度(M
s
)和马氏体转变终止温度(M
f
)之间某一温度保温一段时间。然后通过C原子的配分使得C元素在配分过程中从bcc结构马氏体配分到fcc结构奥氏体中，提高过冷奥氏体的稳定性，实现C原子在残余奥氏体中的富集，降低其M
s
，从而使这部分残余奥氏体在随后的淬火过程中不发生相变，进而稳定存在到室温。由于这部分残余奥氏体是亚稳态的，在外加载荷作用下会发生马氏体相变，得到TRIP效应，获得由板条马氏体及少量参与奥氏体组成的双相组织，从而在获得高硬度板条马氏体的同时也增加了材料的强韧性。
[0022]本专利技术还对经正火
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淬火
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配分工艺处理后的含硼合金钢进行低温回火处理，在此过程中，马氏体组织开始发生分解，从过饱和的α固溶体中析出弥散的ε碳化物，材料硬度略微下降，韧性进一步提高，淬火残余内应力得到有效释放。
[0023](4)本专利技术所采用的正火
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淬火
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配分
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回火热处理工艺流程简单、易控制且成本低。通过正火
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淬火
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配分
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回火的高速犁入土部件用含硼合金钢兼具高硬度及良好的强韧性匹配性能，有效地保证了入土部件能承受土壤和石块的高速冲击而不易失效。本专利技术所采用的热处理工艺不仅性价比较高，而且还可推广至矿山机械用耐磨零部件的制造领域，具有广阔的应用前景。
附图说明
[0024]图1为含硼合金钢的强韧化处理的工艺流程图。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含硼合金钢的强韧化处理方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)正火：将清洗打磨的含硼合金钢的热轧板在一定温度下保温，保温结束后冷却至室温，得到正火态的含硼合金钢热轧板；(2)淬火
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配分：将正火态的含硼合金钢热轧板在奥氏体区进行第一次保温处理，保温结束后在马氏体转变开始温度(M
s
)和马氏体转变终止温度(M
f
)之间且靠近M
s
点的温度下进行第二次保温处理，保温结束后冷却至室温；(3)低温回火：将步骤(2)得到的产物进行低温回火处理，处理结束后冷却至室温，得到强韧化处理的含硼合金钢。2.根据权利要求1所述的含硼合金钢的强韧化处理方法，其特征在于，步骤(1)中，所述保温的温度为900～940℃，保温时间为30～50min。3.根据权利要求1所述的含硼合金钢的强韧化处理方法，其特征在于，步骤(2)中，第一次保温处理的条件为在880～920℃下保温20～3...

【专利技术属性】
技术研发人员：王威，郭顺，黄豪，倪豪豪，沈宝国，刘海霞，程晓农，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：