专利名称：一种NiCrMoV钢锻件晶粒细化的热处理方法
技术领域：
本发明属于锻件的热处理方法，特别属于钢锻件晶粒细化的热处理方法。
背景技术：
NiCrMoV 钢具有高淬透性，奥氏体化后，直径IOOOmm甚至更大的锻件，锻停后采用空冷或炉冷处理，心部也只能得到以贝氏体为主的组织，而靠近锻件表面处则以针状下贝氏体组织为主。由于锻件组织为粗晶的非平衡组织，直接进行终热处理时将因组织遗传而保留原始的粗晶状态，造成锻件机械性能下降，也使锻件超声波探伤时的波形出现草状波，干扰缺陷信号，使锻件内部质量的判断出现困难，甚至无法判断的现象。因此，NiCrMoV钢大型锻件必须经过锻后预热处理，主要目的是消除组织遗传，细化晶粒。组织遗传是指粗晶的非平衡原始组织(马氏体、贝氏体等)在一定的加热条件下重新奥氏体化，继承和恢复了原始粗大晶粒的现象，在NiCrMoV钢这类奥氏体稳定性极高的钢中极易发生。
发明内容
为了消除或减小组织遗传作用对NiCrMoV钢锻件性能的不利影响，本发明公开ー种NiCrMoV钢锻件的锻后预热处理方法，采用这种热处理方法对NiCrMoV钢锻件进行处理，能够有效地消除或降低组织遗传的影响，细化晶粒，为最终热处理做好组织准备。为实现上述目的，本发明采取的技术方案为ー种NiCrMoV钢锻件晶粒细化的热处理方法锻件锻后采用以下エ序950°C高温正火エ序、900°C高温正火エ序、软化退火エ序;所述的热处理方法的具体技术方案是950°C高温正火エ序为锻造エ艺结束后，将锻件直接热送装炉，炉温为650±20°C，对截面彡300mm的锻件保持时间不超过3小时，对300mm以上锻件，每增加100mm，增加I小时；出炉空冷至锻件表面200°C，装炉，炉温保持在220±20°C，对截面彡300mm的锻件保持时间不超过3小时，对300mm以上锻件,每增加100mm，增加I小时；以40-60°C /小时的升温速度加热至350-400°C，对截面彡300mm的锻件保持时间不超过2小时，对300mm以上锻件，每增加200mm，增加I小时；然后加热炉以最大功率升温至950±20°C保温，对截面彡300mm的锻件保温时间不超过3小时，对300mm以上锻件，每增加IOOmm，増加I小时；保温結束后，空冷至锻件表面温度200°C ；900°C高温正火エ序装炉，炉温保持在220±20°C，对截面彡300mm的锻件保持时间不超过3小时，对300mm以上锻件，每增加100mm，增加I小时；以40_60°C /小时的升温速度加热至350-400°C，对截面彡300mm的锻件保持时间不超过2小时，对300mm以上锻件，每增加200mm，增加I小时;然后加热炉以最大功率升温至900±20°C保温，对截面彡300mm的锻件保温时间不超过3小时，对300mm以上锻件，每增加IOOmm，増加I小时；保温結束后，空冷至锻件表面温度200°C ；软化退火エ序
装炉，炉温保持在220±20°C，对截面彡300mm的锻件保持时间不超过3小时，对300mm以上锻件，每增加100mm，增加I小时；以40_60°C /小时的升温速度加热至660±20°C保温，对截面彡300mm的锻件保温时间不超过6小时，对300mm以上锻件，每增加100mm，±曾加2小时；随炉冷却至220±20°C出炉，空冷至室温。申请人:认为，由于钢的非平衡组织以很慢的速度(彡2 :TC /min)加热时，易于生成针形奥氏体并造成组织遗传；当以中等速度(100 300°C /min)加热时，易于生成球形奥氏体，无组织遗传发生；如果加热速度极快(> 100 500°C/s)，则钢的非平衡组织将以马氏体逆转变的方式直接复原至原奥氏体晶粒的形态与取向。对26Cr2Ni4MoV钢的组织遗传特性研究表明，只有当开始发生奥氏体转变的温度超过750°C时，才能完全抑制组织遗传过程，为达到此目的，在进入临界区时钢的加热速度应不低于400°C/h。由于大型锻件内部升温速度很慢，无法实现上述加热速度，因此必须采取其他方法来消除组织遗传，为最终热处理提供合适的晶粒尺寸，以使锻件内部性能指标得到保证。即使不能使钢的加热速度提高到400°C /h的水平而使钢的组织遗传完全抑止，也应采取各种措施，使钢在通过临界区时的加热速度尽可能快一点，以争取获得一定程度的晶粒细化效果。在无法采用较快加热速度的条件下，通过多次奥氏体化处理，也可使NiCrMoV钢的粗大奥氏体晶粒得到相当程度的细化。根据以上研究，设计了上述技术方案。其中，950°C和900°C高温正火エ序的目的是通过增加奥氏体化次数来使晶粒细化，软化退火エ序的目的是降低锻件的硬度，为后续锻件的粗加工做好准备，同时也起到了去氢退火的作用。在两次正火过程中，在350-400°C温度平台升温至目标温度过程中，加热炉以最大功率加热的目的是尽量加大钢在发生转变时的过热度，获得更好一些的晶粒细化效果。采用本发明对NiCrMoV钢锻件进行锻后预热处理，组织状态得到明显改善，晶粒明显细化，奥氏体晶粒度一般能从锻后的< 2级提高到6-8级，能有效保证最終热处理后锻件的性能，提高锻件性能的稳定性。
图I为实施例I和实施例2的锻件原始晶粒状态。(I. 0级，100X)图2为实施例I的950°C正火后锻件晶粒状态。(3. 0级，100X)图3为实施例I的900°C正火+软化退火后锻件晶粒状态。(7. 0级，100X)图4为采用本发明所述热处理方法后实施例2锻件心部晶粒状态。(8. 0级，100X)。
图5为实施例3锻件原始晶粒状态。(2. 0级，100X)图6为采用本发明所述热处理方法后实施例3锻件心部晶粒状态(轴向)。图7为采用本发明所述热处理方法后实施例3锻件心部晶粒状态(径向)。
具体实施例方式
下面结合实施例对本发明作详细的说明。实施例I、实施例2和实施例3锻件化学成分(质量百分数，Wt-% )
权利要求
1.ー种NiCrMoV钢锻件晶粒细化的热处理方法，其特征在于 锻件锻后依次采用以下エ序950°C高温正火エ序、900°C高温正火エ序、软化退火エ序; 所述的热处理方法的具体技术方案是 950°C高温正火エ序为 锻造エ艺结束后，将锻件直接热送装炉，炉温为650±20°C，对截面< 300mm的锻件保持时间不超过3小时，对300mm以上锻件，每增加100mm，增加I小时； 出炉空冷至锻件表面200°C，装炉，炉温保持在220±20°C，对截面< 300mm的锻件保持时间不超过3小时,对300mm以上锻件,每增加100mm，增加I小时； 以40-60°C /小时的升温速度加热至350-400°C，对截面彡300mm的锻件保持时间不超过2小时，对300mm以上锻件，每增加200mm，增加I小时； 然后加热炉以最大功率升温至950±20°C保温，对截面< 300mm的锻件保温时间不超过3小时，对300mm以上锻件，每增加IOOmm，増加I小时；保温結束后，空冷至锻件表面温度 200 0C o
2.根据权利要求I所述的ー种NiCrMoV钢锻件晶粒细化的热处理方法，其特征在于 所述的900°C高温正火エ序 装炉，炉温保持在220±20°C，对截面彡300mm的锻件保持时间不超过3小时，对300mm以上锻件，每增加100mm，增加I小吋；以40-60 0C /小时的升温速度加热至350_400°C，对截面< 300mm的锻件保持时间不超过2小时，对300mm以上锻件，每增加200mm，增加I小时；然后加热炉以最大功率升温至900±20°C保温，对截面< 300mm的锻件保温时间不超过3小时，对300mm以上锻件，每增加IOOmm，増加I小时；保温結束后，空冷至锻件表面温度 200 0C o
3.根据权利要求I所述的ー种NiCrMoV钢锻件晶粒细化的热处理方法，其特征在于 软化退火エ序 装炉，炉温保持在220±20°C，对截面彡300mm的锻件保持时间不超过3小时，对300mm以上锻件，每增加100mm，增加I小吋；以40-60°C /小时的升温速度加热至660±20°C保温，对截面彡300mm的锻件保温时间不超过6小时，对300mm以上锻件，每增加100mm，增加2小时；随炉冷却至220±20°C出炉，空冷至室温。
全文摘要
本发明公开了一种NiCrMoV钢锻件晶粒细化的热处理方法，即锻件锻后采用以下工序950℃高温正火工序、900℃高温正火工序、软化退火工序；采用本发明对NiCrMoV钢锻件进行锻后预热处理，组织状态得到明显改善，晶粒明显细化，奥氏体晶粒度一般能从锻后的≤2级提高到6-8级，能有效保证最终热处理后锻件的性能，提高锻件性能的稳定性。
文档编号C21D1/32GK102643975SQ201210120310
公开日2012年8月22日 申请日期2012年4月23日 优先权日2012年4月23日
发明者孙曼丽, 江波, 赵海, 钟斌, 陈刚 申请人:马钢(集团)控股有限公司, 马鞍山钢铁股份有限公司