一种CrNiMoV系高合金钢的球化退火工艺方法与流程

本发明属于金属材料热处理技术领域，具体涉及一种crnimov系高合金钢的球化退火工艺方法。

背景技术：

金属热处理是将金属工件放在一定介质中加热到适宜温度，并在此温度中保持一定时间后又以不同速度在不同介质中冷却，通过改变金属材料表面或内部的显微组织结构来控制其性能的一种工艺。

crnimov系钢属于高合金钢，因含有大量的cr、mo、v等元素，容易形成网状碳化物和白点，调质前须采用球化退火获得良好的预处理组织并降低白点敏感性。

球化退火工艺的主要目的是获得一种伪共析组织，即铁素体基体上分布着均匀细小的球状碳化物。均匀细小的碳化物分布，有利于后续淬火。传统的球化工艺退火过程保温温度高、时间长、能源浪费很大并容易出现组织不均匀、球化率低、硬度不均等质量问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：提供一种金相组织均匀、合金内部球化率达到98％以上、合金内部hv硬度差≤6hv的crnimov系高合金钢的球化退火工艺方法。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种crnimov系高合金钢的球化退火工艺方法，其步骤为：

1)将crnimov系高合金钢升温至580±20℃，控制升温时间为4±0.2h；然后在580±20℃保温30±5min；

2)将保温后的crnimov系高合金钢升温至780±20℃，控制升温时间为5.5±0.2h；然后在780±20℃保温1.5±0.2h；

3)将再次保温后的crnimov系高合金钢由780±20℃降温至720±20℃，控制降温时间为3±0.2h；然后在720±10℃保温5±0.2h；

4)降步骤3)保温结束后的crnimov系高合金钢，由720±20℃降温至520±10℃，控制降温速度≤30℃/h；再空冷至130℃以下，完成球化退火；

所述的crnimov系高合金钢，其成分按照质量百分比含c：0.35～0.60％，si：0.30～0.50％，mn：0.75～0.95％，s:≤0.008％，p≤0.014％，cr：0.90～1.10％，ni：0.45～1.1％，mo：0.90～1.10％，v：0.13～0.25％，余量为fe。

所述的一种crnimov系高合金钢的球化退火工艺方法，进一步优选的，其步骤为：

1)将crnimov系高合金钢升温至580±2℃，控制升温时间为4h；然后在580±2℃保温30min；

2)将保温后的crnimov系高合金钢升温至780±2℃，控制升温时间为5.5h；然后在780±2℃保温1.5h；

3)将再次保温后的crnimov系高合金钢由780±2℃降温至720±2℃，控制降温时间为3±0.1h；然后在720±10℃保温5h；

4)降步骤3)保温结束后的crnimov系高合金钢，由720±2℃降温至520±2℃，控制降温速度≤30℃/h；再空冷至130℃以下，完成球化退火。

步骤4)中，由720±2℃降温至520±2℃，控制降温速度20±2℃/h。

有益效果：利用本申请公开的技术方案对crnimov系高合金钢的球化退火处理后，得到的crnimov系高合金钢的晶粒更细小更均匀，其金相组织均匀，合金内部球化率达到98％以上，合金内部hv硬度差≤6hv。

球化退火后的crnimov系高合金钢的微观组织为铁素体和弥散分布的粒状碳化物，所述的粒状碳化物为球化组织，评级为5～6级，显微硬度为174～180hv，拉伸试验时的抗拉强度552～576mpa。良好的球化退火组织有利于冷切削加工及冷变形加工，不易产生变形开裂等现象。更有利于对最终淬火组织的均匀化和淬火硬度稳定性及回火后良好的韧性有着重要的决定性的影响。

附图说明

图1为本发明实施例1中球化退火前的crnimov系高合金钢的组织金相图(×500)。

图2为本发明实施例1中球化退火后的crnimov系高合金钢的球化组织金相图(×500)。

图3为本发明实施例2中球化退火前的crnimov系高合金钢的组织金相图(×500)。

图4为本发明实施例2中球化退火后的crnimov系高合金钢的球化组织金相图(×500)。

图5为本发明实施例3中球化退火前的crnimov系高合金钢的组织金相图(×500)。

图6为本发明实施例3中球化退火后的crnimov系高合金钢的球化组织金相图(×500)。

具体实施方式

本发明实施例中观测球化组织金相图采用的设备为德国蔡司公司的axio工mager.m2m正置全自动材料显微镜(北京普瑞赛司仪器有限公司代理)。

本发明实施例中测量显微硬度采用的国家标准为g3/t4340.1-2009。

本发明实施例中测量力学拉伸采用sanscmt5000电子机械实验机。

实施例1

所述的crnimov系高合金钢，其成分按照质量百分比含c：0.55％，si：0.35％，mn：0.8％，s:≤0.006％，p≤0.012％，cr：0.82％，ni：1.53％，mo：0.28％，v：0.094％，余量为fe。

crnimov系高合金钢的球化退火工艺方法，其步骤为：

1)将crnimov系高合金钢升温至580±1℃，控制升温时间为4h；然后在580±1℃保温30min；

2)将保温后的crnimov系高合金钢升温至780±1℃，控制升温时间为5.5h；然后在780±1℃保温1.5h；

3)将再次保温后的crnimov系高合金钢降温至720±1℃，控制降温时间为3±0.1h；然后在720±2℃保温5h；

4)降步骤3)保温结束后的crnimov系高合金钢，由720±2℃降温至520±2℃，控制降温速度20±2℃；再空冷至130℃以下，完成球化退火。

球化退火后的crnimov系高合金钢的微观组织为铁素体和弥散分布的颗粒状碳化物，所述的颗粒状碳化物为球化组织，评级为5～6级，显微硬度为176.4～179.5hv，拉伸试验时的抗拉强度562～573mpa。

从图1和图2的组织金相图(×500)可以看出：所述的crnimov系高合金钢的球化退火前后有较大变化，球化退火后合金内部晶粒更细小更均匀，合金内部球化率达到98％以上。

实施例2

crnimov系高合金钢，其成分按照质量百分比含c：0.49％，si：0.40％，mn：0.80％，s:≤0.006％，p≤0.012％，cr：0.98％，ni：0.85％，mo：1.05％，v：0.19％，余量为fe。

crnimov系高合金钢的球化退火工艺方法，进一步优选的，其步骤为：

1)将crnimov系高合金钢升温至580±2℃，控制升温时间为4h；然后在580±2℃保温30min；

2)将保温后的crnimov系高合金钢升温至780±2℃，控制升温时间为5.5h；然后在780±2℃保温1.5h；

3)将再次保温后的crnimov系高合金钢由780±2℃降温至720±2℃，控制降温时间为3±0.1h；然后在720±10℃保温5h；

4)降步骤3)保温结束后的crnimov系高合金钢，由720±2℃降温至520±2℃，控制降温速度20±2℃/h；再空冷至130℃以下，完成球化退火。

球化退火后的crnimov系高合金钢的微观组织为铁素体和弥散分布的颗粒状碳化物，所述的颗粒状碳化物为球化组织，评级为5～6级，显微硬度为175.8～178.7hv，拉伸试验时的抗拉强度563～574mpa。

从图3和图4的组织金相图(×500)可以看出：所述的crnimov系高合金钢的球化退火前后有较大变化，球化退火后合金内部晶粒更细小更均匀，合金内部球化率达到98％以上。

实施例3

crnimov系高合金钢，其成分按照质量百分比含c：0.48％，si：0.42％，mn：0.85％，s:≤0.007％，p≤0.013％，cr：0.98％，ni：0.89％，mo：0.97％，v：0.22％，余量为fe。

crnimov系高合金钢的球化退火工艺方法，进一步优选的，其步骤为：

1)将crnimov系高合金钢升温至580±5℃，控制升温时间为4±0.1h；然后在580±50℃保温30±5min；

2)将保温后的crnimov系高合金钢升温至780±5℃，控制升温时间为5.5±0.1h；然后在780±5℃保温1.5±0.1h；

3)将再次保温后的crnimov系高合金钢由780±5℃降温至720±5℃，控制降温时间为3±0.1h；然后在720±5℃保温5±0.1h；

4)降步骤3)保温结束后的crnimov系高合金钢，由720±5℃降温至520±5℃，控制降温速度20±2℃/h；再空冷至130℃以下，完成球化退火。

球化退火后的crnimov系高合金钢的微观组织为铁素体和弥散分布的颗粒状碳化物，所述的颗粒状碳化物为球化组织，评级为5～6级，显微硬度为175～180hv，拉伸试验时的抗拉强度559～571mpa。

从图5和图6的组织金相图(×500)可以看出：所述的crnimov系高合金钢的球化退火前后有较大变化，球化退火后合金内部晶粒更细小更均匀，合金内部球化率达到98％以上。