【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于合金钢强韧化组织控制，特别涉及一种合金钢大尺寸凝固液析碳化物靶向性微区熔化处理方法。
技术介绍
1、高碳合金钢包括高碳铬轴承钢、工具钢、高速钢、模具钢等依赖碳化物等析出相提升材料性能的钢，不仅碳含量高，往往cr、mo、v、nb等合金化元素含量也高，易在铸造凝固过程形成大尺寸的液析碳化物等析出相。而这些碳化物由于尺寸大，通过均匀化退火减少细化需要扩散时间特别长，在后续热加工过程中很难消除。这样，残留的大尺寸碳化物在服役过程极易引起应力集中而成为裂纹萌生源，严重影响材料的服役性能，降低材料的使用寿命。
2、以服役温度高于200℃的航空发动机轴承钢m50(8cr4mo4v)为例，该钢具有良好的抗高温滚动接触疲劳性能和相对较低的成本，是目前国内外广泛使用的高温轴承钢材料。但是由于存在大量的大尺寸液析碳化物，国内生产的m50钢服役寿命远低于国外产品。m50钢的加工制备流程为：真空感应熔炼(vim)+真空自耗的双真空冶炼，制备出m50钢棒材，然后采用高温扩散退火来减少细化液析碳化物，均匀化材质，随后热锻或热轧成材。双真空冶炼可以减少钢中的夹杂物数量，以及o、s、p等有害的非金属杂质元素含量，提高材料的纯净度，但m50钢具有较高的合金含量以及碳含量，在凝固过末期，随着排出的溶质元素富集，碳化物从奥氏体晶粒间的残余液相中析出。碳化物一旦形核析出，其长大由扩散控制，由于碳化物形成元素在液相中扩散很快，约为固相的104倍，因此生长迅速，尺寸很大，一般可达几十甚至上百微米。传统细化液析碳化物的方法主要通过长时间高温扩散退火，
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种合金钢大尺寸凝固液析碳化物靶向性微区熔化处理方法，即一种新型技术手段有针对性的细化合金钢组织，减少减小液析碳化物的数量和尺寸，提升高碳合金钢的强韧性等综合力学性能，同时处理效果显著，能量消耗少，效率高。
2、本专利技术的技术方案是：
3、一种合金钢大尺寸凝固液析碳化物靶向性微区熔化处理方法，利用碳化物与基体电阻率不同的原理，实现大尺寸液析碳化物的减少细化，包括以下步骤：
4、1)材料要求：模铸或者连铸合金钢锭，钢锭中有害非金属杂质元素含量o<0.001wt％、s<0.01wt％、p<0.01wt％，避免产生大量的夹杂物，以及在晶界处形成大量的有害脆硬析出相；
5、2)试样制备：将含有大尺寸凝固液析碳化物的合金钢锭加工成形状均匀的圆柱，并磨去线切割痕迹，表面处理整洁光滑；
6、3)试样安装：将试样放入低电压大电流的加热电源回路中，两端夹具固定，在试样中心部位布置热电偶，用于试样温度控制；试样与加热夹具共置于密闭箱体中，抽真空后通入氩气保护，防止试样表面氧化；
7、4)微区熔化：根据设备功率和材料要求，以升温速率5～50℃/s升温至合金钢固相线温度附近，保温2～10min后，在>1100℃的高温阶段以冷却速率2～20℃/s冷却凝固，或者直接水冷或气冷或炉冷。
8、所述的合金钢大尺寸凝固液析碳化物靶向性微区熔化处理方法，步骤1)中合金钢锭经模铸或者连铸后，产生大量的有害液析碳化物，且其它有害杂质元素含量较低，不构成影响合金钢性能的主要因素。
9、所述的合金钢大尺寸凝固液析碳化物靶向性微区熔化处理方法，步骤2)中，对于试样材料大小主要取决于通电设备能容纳的试样大小和设备的加热功率。
10、所述的合金钢大尺寸凝固液析碳化物靶向性微区熔化处理方法，步骤3)中，热电偶应该布置在试样横截面的轴对称线上，且正负电极相距1.5mm，以减小测温误差。
11、所述的合金钢大尺寸凝固液析碳化物靶向性微区熔化处理方法，步骤3)中，夹具与试样之间电接触良好，夹具采用电阻率比试样更小的金属或合金材料制造，并且具备良好的导热散热能力。
12、本专利技术的设计思想是：
13、本专利技术将铸态下含有大尺寸液析碳化物的合金钢，在低真空环境下通电加热升温到合金钢的固相线温度附近，保温2～10min，利用碳化物与基体电阻率不同的原理，实现液析碳化物的靶向性微区熔化，然后控冷凝固。根据合金钢的冷却裂纹敏感性确定冷却工艺，冷却越快处理效果越好。
14、本专利技术的优点及有益效果是：
15、1、合金钢在铸造凝固过程中析出的大尺寸液析碳化物，而这些碳化物在后续工艺过程中难以消除，影响材料的性能。本专利技术采用高碳合金钢液析碳化物减少细化的控制工艺，通过在电场作用下，利用合金钢自身电阻加热实现靶向性微区熔化再凝固来减少和细化碳化物等粗大析出相，制备出碳化物大幅度减少和细化的高碳合金钢。
16、2、本专利技术处理效率高，能耗低，可实现大尺寸液析碳化物的靶向性处理，效果显著，在m50钢中应用后显示块状液析碳化物消失，共晶碳化物明显减少减小。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种合金钢大尺寸凝固液析碳化物靶向性微区熔化处理方法，其特征在于，利用碳化物与基体电阻率不同的原理，实现大尺寸液析碳化物的减少细化，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的合金钢大尺寸凝固液析碳化物靶向性微区熔化处理方法，其特征在于，步骤1)中合金钢锭经模铸或者连铸后，产生大量的有害液析碳化物，且其它有害杂质元素含量较低，不构成影响合金钢性能的主要因素。
3.根据权利要求1所述的合金钢大尺寸凝固液析碳化物靶向性微区熔化处理方法，其特征在于，步骤2)中，对于试样材料大小主要取决于通电设备能容纳的试样大小和设备的加热功率。
4.根据权利要求1所述的合金钢大尺寸凝固液析碳化物靶向性微区熔化处理方法，其特征在于，步骤3)中，热电偶应该布置在试样横截面的轴对称线上，且正负电极相距1.5mm，以减小测温误差。
5.根据权利要求1所述的合金钢大尺寸凝固液析碳化物靶向性微区熔化处理方法，其特征在于，步骤3)中，夹具与试样之间电接触良好，夹具采用电阻率比试样更小的金属或合金材料制造，并且具备良好的导热散热能力。
【技术特征摘要】
1.一种合金钢大尺寸凝固液析碳化物靶向性微区熔化处理方法，其特征在于，利用碳化物与基体电阻率不同的原理，实现大尺寸液析碳化物的减少细化，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的合金钢大尺寸凝固液析碳化物靶向性微区熔化处理方法，其特征在于，步骤1)中合金钢锭经模铸或者连铸后，产生大量的有害液析碳化物，且其它有害杂质元素含量较低，不构成影响合金钢性能的主要因素。
3.根据权利要求1所述的合金钢大尺寸凝固液析碳化物靶向性微区熔化处理方法，其特征在于，步骤2)...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈云，邓朝辉，陈星秋，李殿中，巩桐兆，郭翼，马会，时永鹏，刘培涛，孙岩，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：
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。