一种细化50钢奥氏体晶粒的加热工艺方法.pdf

本发明公开了一种细化50钢奥氏体晶粒的加热工艺方法。该方法采用电接触加热或感应加热等快速加热手段和分级冷却、短时保温工艺，能够解决50钢在传统热处理细化奥氏体晶粒时存在的奥氏体未充分均匀化、保温时间长及细化晶粒效果有限等问题。主要技术特征在于加热过程采用快速加热、分级降温和短时保温的加热工艺，能够有效细化奥氏体晶粒到ASTM10~14级。同时，本发明方法工艺简单，无需增加复杂设备，成本较低，对生产工艺流程影响不大，便于推广。

权利要求书
1.  一种细化50钢奥氏体晶粒的加热工艺方法，其特征在于具体步骤为：
将50钢棒材按加热速度为0.1~1000℃/s快速加热至1000℃~1050℃，保温1~10s后进行分级冷却和短时保温逐步冷却到790~850℃并保温5~3600s，然后在空气中静置或进行常规淬火冷却，即完成细化50钢奥氏体晶粒的加热工艺；其中分级冷却的步数不限，短时保温的时间为1~60s；
所述50钢棒材为圆棒或方棒，其中圆棒直接为5~100mm，方棒边长为5~100mm。

2.  如权利要求1所述的细化50钢奥氏体晶粒的加热工艺方法，其特征在于：分级冷却步数为4步，首先快速冷却至950~1000℃保温1~10s，再快速冷却至900~950℃保温1~10s，继续快速冷却至850~900℃保温1~10s，最后快速冷却至790~850℃保温5~3600s。

3.  如权利要求1或2所述的细化50钢奥氏体晶粒的加热工艺方法，其特征在于分级冷却速度≧1℃/s。

说明书一种细化50钢奥氏体晶粒的加热工艺方法
技术领域
本发明属于钢铁材料普通热处理技术领域，特别涉及一种细化50钢奥氏体晶粒的加热工艺方法。
背景技术
50钢是中碳优质碳素结构钢，通常在调质或正火状态下使用，综合力学性能好，广泛应用于制造轴类、齿轮等零件。在调质或正火处理时，为了获得良好的韧性和硬度等性能要求，人们希望在加热时能获得细小的奥氏体晶粒尺寸。影响奥氏体晶粒尺寸的因素有加热制度和原始组织等，因此细化50钢奥氏体晶粒尺寸的传统热处理工艺有快速加热短时保温、降低加热温度和循环加热淬火等手段。但是上述工艺方法存在奥氏体未充分均匀化、保温时间长、细化晶粒效果有限等问题。有鉴于此，本发明提出一种细化50钢奥氏体晶粒的加热工艺方法。
发明内容
本发明的目的是克服上述传统工艺存在的问题，基于奥氏体形核长大理论，提供一种细化50钢奥氏体晶粒的加热工艺方法。
本发明的思路：采用电接触加热或感应加热等快速加热手段和分级冷却、短时保温工艺，实现细化50钢奥氏体晶粒的加热优化过程。
具体步骤为：
将50钢棒材按加热速度为0.1~1000℃/s快速加热至1000℃~1050℃，保温1~10s后进行分级冷却和短时保温逐步冷却到790~850℃并保温5~3600s，然后在空气中静置或进行常规淬火冷却，即完成细化50钢奥氏体晶粒的加热工艺；其中分级冷却的步数不限，短时保温的时间为1~60s。
所述50钢棒材为圆棒或方棒，其中圆棒直径为5~100mm，方棒边长为5~100mm。
本发明方法优选的分级冷却步数为4步，首先快速冷却至950~1000℃保温1~10s，再快速冷却至900~950℃保温1~10s，继续快速冷却至850~900℃保温1~10s，最后快速冷却至790~850℃保温5~3600s。
本发明方法优选的分级冷却速度≧1℃/s。
与现有的50钢热处理工艺相比，本发明具有以下优点：
(1)工艺简单，无需增加复杂设备，成本较低，对生产工艺流程影响不大，便于推广。
(2)可使传统热处理后的奥氏体晶粒度由8~10级提高到10~14级。
具体实施方式
实施例1：
将50钢棒材（圆棒，直径为10mm）采用电接触快速加热(加热速度：0.5℃/s)至1050℃保温5s后进行分级冷却+短时保温，首先快速冷却（冷却速度为1℃/s）至1000℃保温5s，然后快速冷却（冷却速度为2℃/s）至930℃保温5s，继续快速冷却（冷却速度为1℃/s）至870℃保温5s，最后快速冷却（冷却速度为1℃/s）至820℃保温360s，然后在空气中静置冷却，即完成细化50钢奥氏体晶粒的加热工艺。
实施例2：
将50钢棒材（圆棒，直径在25mm）采用台车式电炉快速加热(加热速度：2℃/s)至1050℃保温5s后进行分级冷却+短时保温，首先快速冷却（冷却速度为2℃/s）至950℃保温5s，然后快速冷却（冷却速度为1℃/s）至900℃保温5s，继续快速冷却（冷却速度为1℃/s）至850℃保温5s，最后快速冷却（冷却速度为1℃/s）至790℃保温2600s，然后在空气中静置冷却，即完成细化50钢奥氏体晶粒的加热工艺。
实施例3：
将50钢棒材（圆棒，直径为30mm）采用感应加热快速加热(加热速度：10℃/s)至1020℃保温5s后进行分级冷却+短时保温，首先快速冷却（冷却速度为1℃/s）至950℃保温5s，然后快速冷却（冷却速度为1℃/s）至900℃保温5s，继续快速冷却（冷却速度为1℃/s）至850℃保温5s，最后快速冷却（冷却速度为1℃/s）至810℃保温2000s，然后在空气中静置冷却，即完成细化50钢奥氏体晶粒的加热工艺。
实施例4：
将50钢棒材（方棒，边长为15mm）采用电阻加热快速加热(加热速度：3℃/s)至1050℃保温5s后进行分级冷却+短时保温，首先快速冷却（冷却速度为1℃/s）至1000℃保温2s，然后快速冷却（冷却速度为1℃/s）至950℃保温2s，继续快速冷却（冷却速度为1℃/s）至900℃保温2s，最后快速冷却（冷却速度为1℃/s）至850℃保温5s，然后进行常规淬火冷却，即完成细化50钢奥氏体晶粒的加热工艺。
实施例5：
将50钢棒材（方棒，边长为50mm）采用离子束加热快速加热(加热速度：100℃/s)至1100℃保温1s后进行分级冷却+短时保温，首先快速冷却（冷却速度为5℃/s）至1000℃保温1s，然后快速冷却（冷却速度为5℃/s）至950℃保温1s，继续快速冷却（冷却速度为5℃/s）至900℃保温1s，最后快速冷却（冷却速度为5℃/s）至850℃保温5s，然后进行常规淬火冷却，即完成细化50钢奥氏体晶粒的加热工艺。