本發明屬于鋼鐵熱加工領域，具體說，涉及一種提升高強鋼沖擊韌性的熱加工方法。

　　背景技術：

　　：近幾年特殊鋼產品市場，尤其高強韌鋼方面市場競爭日趨激烈，產品要求越來越高，隨著產品性能需求的提升，對材料的性能要求越來越高。為滿足產品需求，對于特定的材料，一方面需要提升材料制造裝備的水平(比如采用氬氣保護電渣重熔控氧)；另一方面也需要在工藝技術方面創新，充分發揮材料的性能潛力，不斷開發高強韌特殊鋼新產品，例如高壓氣瓶、高品質模具鋼、高強鋼等特殊鋼的高端產品。然而一些特鋼新產品在規定強度、硬度條件下沖擊韌性不達標或波動較大，嚴重影響產品推向市場的速度。多年來的特殊鋼生產實踐中，當材料化學成分確定后，其冶煉純凈度、凝固質量、成型工藝、熱處理組織形態均是鍛件性能的重要影響因素。為此，在現有設備能力和純凈度水平條件下，需要通過成型和熱處理過程工藝創新，挖掘材料性能潛力，在保證強度的前提下提高材料韌性，突破制約產品性能，實現材料性能提升，促進特鋼產品向高端發展需求顯得十分迫切。技術實現要素：本發明所解決的技術問題是提供一種提升高強鋼沖擊韌性的熱加工方法，能夠有效提高高強鋼的沖擊性能。技術方案如下：一種提升高強鋼沖擊韌性的熱加工方法，包括：鍛造坯料和坯料高溫擴散，擴散溫度為1230℃-1270℃，擴散時間為20-35小時；二次變形和退火；坯料的鍛造比大于等于2.5，坯料二次變形的鍛造比大于等于3.0。進一步，對于曲軸鋼、高壓氣瓶鋼，先進行鍛造坯料后進行坯料高溫擴散；擴散溫度為1230℃～1250℃，擴散時間為20-25h。進一步，鍛造坯料前還包括：電爐冶煉、lf+vd精煉、鑄錠、電渣重融、加熱的步驟；坯料高溫擴散前還包括：坯料退火、坯料預熱、加熱的步驟。進一步，對于曲軸鋼，退火時，淬火溫度為850±15℃，回火溫度為580±50℃，采用水或油冷卻。進一步，對于高壓氣瓶鋼，退火時，890℃保溫2小時，正火后880℃保溫2小時，淬火后560℃保溫4小時回火。進一步，對于模具鋼先進行坯料高溫擴散后進行鍛造坯料，擴散溫度采取1250℃～1270℃，擴散時間采取25-30h。進一步，高溫擴散前還包括：電爐冶煉、lf+vd精煉、鑄錠、預熱、加熱的步驟；二次變形前還包括：坯料球化退退火、坯料預熱、加熱的步驟。進一步，對于模具鋼，退火時經1030℃保溫30分鐘，油淬；590-610℃至少回火2次。進一步，坯料的鍛造比在3.0以上，坯料二次變形的鍛造比在2.5以上。進一步，曲軸類、高壓氣瓶鋼坯料的鍛造比≥2.5，二次變形的鍛造比≥3.0；模具鋼類產品坯料的鍛造比≥2.5，二次變形的鍛造比≥4.0。本發明技術效果包括：本發明在沖擊性能提升上，對特殊鋼尤其是高強鋼的作用顯著。該方法實現了高強鋼沖擊韌性提高15％技術指標，對特殊鋼產品而言意義重大。應用結構鋼、高壓氣瓶鋼、高品質模具鋼等典型的高強鋼，通過高溫擴散、二次變形的方式對曲軸、模具鋼、炮鋼產品沖擊性能提升幅度達到19.25％以上，突破了原有成型方式，為高性能產品生產開辟了新路徑。方法生產的產品綜合性能優良，性能穩定。目前，從冶煉上提高鋼水純凈度，熱處理上挖潛材料的潛能方面研究的比較多，但是性能提高幅度有限，沒有大的突破。從鍛造方面研究的比較少，采用單一傳統工藝鍛造技術，在現有設備、材料條件下，沖擊性能有較大幅度提升是難以實現的。具體實施方式以下描述充分地示出本發明的具體實施方案，以使本領域的技術人員能夠實踐和再現。本發明以研究鋼錠高溫擴散對性能的影響為基礎，結合鍛造二次變形加工，是一種適用于提升高強鋼沖擊韌性，提升材料綜合力學性能的熱加工方法。本發明針對結構類、模具類高強鋼作為應用對象，通過熱加工方法提升材料綜合力學性能，從該類鋼的組織轉變規律及熱加工變形著手，將高溫擴散及二次變形相結合，達到發掘材料綜合性能的目的，提升高強鋼沖擊韌性的熱加工方法，具體步驟如下：步驟1：鍛造坯料和坯料高溫擴散，擴散溫度為1230℃-1270℃，擴散時間為20-35小時；對于曲軸鋼、高壓氣瓶鋼，先進行鍛造坯料后進行坯料高溫擴散。擴散溫度采取1230℃～1250℃，擴散時間采取20-25h。鍛造坯料前還包括：電爐冶煉、lf+vd精煉、鑄錠、電渣重融、加熱的步驟；坯料高溫擴散前還包括：坯料退火、坯料預熱、加熱的步驟。對于模具鋼先進行坯料高溫擴散后進行鍛造坯料，高溫擴散前還包括：電爐冶煉、lf+vd精煉、鑄錠、預熱、加熱的步驟。模具鋼產品由于碳含量和碳化物形成元素的含量高，為防止碳化物液析裂紋對產品質量造成影響，鋼錠進行高溫擴散，在鑄態下消除液析。模具鋼類產品擴散溫度采取1250℃～1270℃，擴散時間采取25-30h。具體擴散溫度、時間設計見表1所示。表1擴散溫度、時間產品類型擴散溫度擴散時間擴散時機曲軸類產品1230℃～1250℃20h二次變形前坯料擴散模具鋼類產品1250℃～1270℃25h鋼錠高溫擴散高壓氣瓶鋼類產品1230℃～1250℃20h二次變形前坯料擴散步驟2：二次變形和退火；坯料的鍛造比大于等于2.5，坯料二次變形的鍛造比大于等于3.0。鍛造比是鍛造時金屬變形程度的一種表示方法，通常以金屬變形前后的橫截面積的比值來表示。本發明通過成分均勻和組織均勻來提高鋼產品性能。一般地，高溫擴散可改善成分偏析，但是，擴散后的鋼錠(坯料)不經過退火冷卻，會使鍛件過熱，會使產品有粗晶、混晶、組織不均勻現象，從而使產品力學性能降低。實際生產中證明，對于特種鋼，尤其含crnimo的高強鋼，僅僅通過熱處理是難以消除其粗晶、混晶、組織不均勻現象的。對于模具鋼類產品，二次變形前還包括：坯料球化退退火、坯料預熱、加熱的步驟。坯料鍛造比的選擇，精煉錠的鍛造比在4.0以上，電渣錠的鍛造比在3.0以上，坯料處于鍛透的組織狀態；坯料二次變形的鍛造比在2.5以上，保證夾雜物改善彌散分布，選擇棒類坯料，鍛造前后采用相同變形方法，便于鍛前鍛后對比條件相同。曲軸類、高壓氣瓶鋼產品坯料的鍛造比≥2.5，二次變形的鍛造比≥3.0；模具鋼類產品坯料的鍛造比≥2.5，二次變形的鍛造比≥4.0。具體鍛造參數設計見表2所示。表2鍛造技術參數二次變形后采用與坯料相同退火工藝。為對比條件相同，二次變形前后全部采用小試樣在相同的熱處理制度條件下進行性能檢測，曲軸采用縱向試樣，模具鋼、炮鋼采用橫向試樣，其試樣熱處理參數設計見表3。表3小試樣熱處理技術參數高溫擴散+二次變形后試驗情況。1、曲軸試驗情況1.1曲軸類二次變形前后技術指標項目檢測結果。在二次變形前的鍛件上從印記端量取1000mm切取試片150mm做組織、性能檢測，在二次變形后的鍛件直徑φ200臺上切除端頭150mm后切片做組織、性能檢測，其檢測結果見表4。表4曲軸鍛件組織、性能檢測結果1.2重新退火后技術指標項目檢測結果二次變形后鍛件由于只進行了低溫退火，組織為貝氏體，晶粒度為4.0級。小試樣采用與二次變形前在相同的熱處理條件下的沖擊性能提高8.06％，說明高溫擴散+二次變形起到效果，為此進行重新退火，其沖擊性能檢測結果見表5。表5重新退火性能檢測結果1.3二次變形鍛前后沖擊性能對比在sae4140曲軸鋼鍛件上經過高溫擴散+二次二次變形，且二次二次變形鍛比在2.5以上，二次變形后采用原鍛件同等條件的退火，試樣經過相同的熱處理制度，而平均沖擊提高幅度達到21.3％，達到預期指標15％的要求，單個提高值在8.24j～21.1j，提高幅度在12.16％～31.2％之間，具體結果見表6。表6二次變形前后沖擊對比2、模具鋼試驗情況1、二次變形前后技術指標檢測情況在二次變形前后切去150mm端頭，再切取橫向試片，在試片中心部位做晶粒度、退火組織、沖擊性能，二次變形前后的技術指標檢測結果見表7。表7二次變形前后技術指標檢測結果2、二次變形前后沖擊性能對比情況在實際晶粒度和退火組織相近的情況下，其沖擊性能值有較大幅度提高，二次變形前v型缺口沖擊功平均18.3j，二次變形后v型缺口沖擊功平均達到28.67j，平均提高了10.37j，提高幅度達到56.7％，具體對比結果見8。表8二次變形前后沖擊對比3、高壓氣瓶鋼鋼試驗情況1、高壓氣瓶鋼二次變形前后力學性能在二次變形前后試料的1/2處半徑處取橫向試樣(20mm*20mm)采用相同的熱處理制度，性能檢測檢測結果見表9。表9二次變形前后性能檢測結果2、二次變形前后沖擊性能對比二次變形前后在強度等同的情況下，沖擊性能二次變形前為平均51.97j，較二次變形43.58j，提高8.39j,提高幅度達到19.25％，達到預期效果，具體見表10。表10二次變形前后沖擊性能對比綜上所述，本發明在沖擊性能提升上對特殊鋼尤其是高強鋼作用顯著，采用高溫擴散、二次變形聯合成形集成技術工藝流程，工藝流程中各個成形點的技術參數的確定以及成形點相互之間連接關系，是現有技術沒有的，具體如下：一、一次鍛造成形與二次變形成形的成形比的大小和相互之間的配置對產品組織狀態的影響；二、高溫擴散時機、擴散溫度、擴散時間消除偏析對沖擊性能的影響；三、一次鍛造后退火處理，減少鍛件中氣體含量，利于二次變形中夾雜物的彌散分布和細化。從產品性能檢測結果看，本發明處理后材料的沖擊性能在原有產品的基礎上提高19.25％～56.7％，為高性能產品的開拓提供一條生產途徑和技術儲備。本發明所用的術語是說明和示例性、而非限制性的術語。由于本發明能夠以多種形式具體實施而不脫離發明的精神或實質，所以應當理解，上述實施例不限于任何前述的細節，而應在隨附權利要求所限定的精神和范圍內廣泛地解釋，因此落入權利要求或其等效范圍內的全部變化和改型都應為隨附權利要求所涵蓋。當前第1頁1 2 3