專利名稱：高速鋼退火方法

　　技術領域：

　　本發明涉及一種對高速鋼進行處理的方法，尤其涉及一種高速鋼退火方法。

　　背景技術：

　　高速鋼是高碳高合金鋼，化學成分復雜，組織結構也復雜。高速鋼鑄態組織由兩大部分構成一是鋼的基體組織，由孤立的不連續的奧氏體晶粒組成，這種晶粒亦可稱為初生晶粒；二是存在于各晶粒之間的共晶萊氏體網以及先共晶碳化物。而鋼的化學成分和凝固時的冷卻速度等因素都會對這些組織產生很大的影響，因此高速鋼的鑄態組織是很不均勻的。高速鋼鑄態組織的不均勻性，尤其萊氏體網是任何熱處理方法所不能消除的，只有通過熱加工，達到一定的變形量之后才能得到改善。高速鋼組織中共晶碳化物形態各異，對加工性能、最終使用性能有很大影響，鋼材中一次碳化物的類型、數量、分布均勻性，顆粒形狀、尺寸大小以及二次碳化物的類型數量等直接影響鋼質量和使用性能。高速鋼基體組織復雜，在各種熱、冷加工和熱處理過程中，碳化物變化同時基體也在變化，且與碳化物之間產生系列相互作用對鋼各項性能產生重要影響。高速鋼鋼材的生產，必須經過冶煉、澆注、電渣重熔、鍛造開坯、鍛軋成材、及冷變形加工、機加工等過程，而每一序之間需要貯存、檢驗、修磨、組批等待等。因此，高速鋼過程品和成品的退火是不可避免的，而且目的不同所需的組織狀態不同，退火工藝也不相同。特別是過程品(鋼錠、中間鍛軋坯)退火目的主要是為了消除應力后貯存、降硬度檢驗修磨、組批等待后序均質化或改善熱塑性的熱處理等，之后還需要再進行熱加工，而不是作為成品熱處理的組織準備。當前，主要的退火工藝有兩種，一是高溫相變退火，是將鋼錠、鋼坯加熱到Acl點以上保溫使組織轉變成奧氏體，然后控制緩慢冷卻經過76(T70(TC珠光體轉變區足夠時間后，爐冷至600°C以下出爐。這種工藝可滿足要求，硬度低，但因退火溫度高，存在冷錠斷裂風險需緩慢加熱；嚴重氧化損失大，有時控制不當產生災難性氧化，裝管保護影響裝爐量和退火效率，退火周期長，能耗高、生產效率低。二是去應力回火，是將冷錠在65(T780°C保溫足夠時間然后爐冷到500°C以下，出爐空冷。此工藝優點是節能、不氧化，但組織為回火組織，應力可消除，但硬度較高，狀態穩定，可貯存，但修磨加工困難，如果錠或坯是熱態，入爐前組織為過冷奧氏體，隨后加熱保溫未到珠光體有效轉變區或時間短，出爐后仍為過冷奧氏體組織，當溫度降低到Ms以下時，發生大量馬氏體轉變造成鋼錠開裂，或應力過大，后序加熱時鋼錠斷裂，存在很大風險。還有一種工藝是余熱退火(其性質與相變退火相同)，鍛造或軋制后紅態直接進入退火爐，使其在70(T76(TC區間保溫，發生珠光體轉變，達到降低硬度的目的。這種工藝節能，退火周期短，但與生產要緊密銜接，退火質量受生產節奏的限制。 生產中往往冷態、熱態或半冷半熱的過程產品同時存在，由于規格差異、鋼號不同、下序加工不同要求，需要重新組批，生產計劃安排上存在退火爐少、裝爐量小利用率低的矛盾，造成不能及時退火或采用不適宜的工藝，從而造成巨大浪費，甚至會造成嚴重的質量事故的風險。

　　發明內容

　　為解決現有技術中存在的不足，本發明提供了一種可實現對不同形態的高速鋼錠坯材進行同時處理的高速鋼退火方法，其無氧化皮損失，無斷錠風險，提高了生產效率。為實現上述目的，本發明的高速鋼退火方法由以下步驟組成 步驟一，將高速鋼錠坯材裝爐后，緩慢升溫至700°C，保溫2 3小時； 步驟二，繼續升溫，確保鋼錠坯材的最低溫度達到760V ；

　　步驟三，控制緩慢降溫，使爐內高速鋼鋼錠坯材的奧氏體組織或貝氏體組織或馬氏體組織對應轉變為珠光體或回火索氏體或屈氏體； 步驟四，斷電爐冷至500°C以下，出爐空冷。作為對上述方式的限定，上述的高速鋼錠坯材為熱態或冷態或熱態與冷態過渡態中的一種或幾種。作為對上述方式的進一步限定，在步驟二中，繼續升溫至780°C，保溫3小時以上。作為對上述方式的進一步限定，步驟三中，所述的爐內高速鋼鋼錠坯材的奧氏體組織或貝氏體組織或馬氏體組織對應轉變為珠光體或回火索氏體或屈氏體的降溫區間為 76(Γ720 。作為對上述方式的更進一步限定，步驟三，使爐內高速鋼鋼錠坯材在不少于IOh 緩慢通過76(T720°C的降溫區間。采用上述技術方案的理由及效果如下

　　1、步驟一中，高速鋼冷錠700°C以下塑性差，斷裂強度低，緩慢加熱升溫達到700°C，保溫時間2lh，確保了升溫階段冷錠內外溫度差不過大，內外伸縮差異不會造成超過斷裂強度的熱應力；

　　2、步驟二中，確保高速鋼錠坯材的最低溫度(即鋼錠心部或低溫區溫度)達到760°C，例如使加熱溫度為780°C，保溫時間為3小時以上，兼顧了冷錠高溫回火和熱錠最有效相變所需溫度，同時避免氧化和脫碳；此外，對于冷態的高速鋼錠坯材，由于其在740°C以上硬度才能降下來，而在780°C以下氧化不明顯，不氧化，因此，該溫度的控制，實現了熱態或冷態或熱態與冷態過渡中間體不同形式組合的處理，避免了傳統工藝中冷態與熱態分開進行導致工作效率低下、鋼錠開裂、斷裂現象的發生；

　　3、控制緩慢冷卻使鋼錠或鋼坯通過76(T720°C降溫區間足夠長，如10小時以上，兼顧了冷錠的貝氏體、馬氏體組織在高溫回火區分解、析出、聚集轉變為回火索氏體或屈氏體所需的78(T720°C，以及熱錠的奧氏體向珠光體有效轉變區溫度的76(T720°C ；保證了熱錠各部位均能珠光體轉變充分，冷錠基體高溫回火區回火分解析出碳化物并聚集，轉變成回火索氏體、回火屈氏體，或其混合的穩定組織，均達到降低硬度和去除應力的目的；此外，基于步驟二中的將加熱溫度設定為780V，使冷錠狀態的鋼錠在升溫和降溫階段均有效，進一步提高其轉變效率。4、斷電爐冷到500°C后出爐，防止冷卻太快再次產生過大熱應力。綜上所述，采用該方法，實現了對具有不穩定組織(馬氏體、貝氏體或其混合組織)的冷錠坯材和具有過冷奧氏體組織的熱錠坯材，可以同時裝爐一起退火，分別獲得珠光體或回火索氏體、回火屈氏體及其混合的穩定組織。使其退火硬度均可在300HRC以下，且無應力，能滿足修磨、鋸切、較長時間貯存等要求。錠坯材不需保護幾乎不產生氧化脫碳，無氧化皮損失，無斷錠風險，不產生其它缺陷；本發明工藝具有不同鋼號的高速鋼錠坯材同時退火，退火溫度低，時間短，耗能低等經濟、安全、通用的優點。

　　具體實施例方式本發明的高速鋼退火方法，適用于高性能高速鋼HSS-E :M35、M2A1、M42等，適用于普通高速鋼HSS :M2、W9、M7、W18等，適用于低合金高速鋼HSS-L、HYff3, HYW4等；此外，本方法也適用于具有與高速鋼相近冷卻轉變曲線的高合金鋼(如D2、Crl2MoVCo、HYC3、H13、 HYRH12、65Nb、6W6 等)。為充分說明本發明對生產效率提高的效果，在工業化生產過程中，可以如下為例 冷、熱電渣錠、鑄錠在連續退火爐中退火，加熱用燃料為煤氣或天燃氣，整個退火爐全長有 24車，分為四個溫度段，其中，預熱段具有5車長度，保溫一段具有5車長度，保溫二段具有 7車長度，冷卻段一段、二段、三段共7車長度。根據生產情況重熔后熱轉或緩冷到室溫后冷錠的Φ 315、Φ 215mm、(MOOmmESR鋼錠，鑄錠 F450 (290/230),F450H (290/215),F600 (340/230),B800 (380/280)澆注后同時裝爐，為節省能源，直接裝連續退火爐，不保護，按下表設定參數，保證各鋼錠通過退火爐的實際溫度變化符合本發明工藝規定。退火后各種鋼錠的狀態，無氧化、無斷錠、硬度245 ^5HB，可較長時間存放，進行后序修磨、探傷檢驗，重新按生產計劃組批生產不同規格鋼材。

　　權利要求

　　1.一種高速鋼退火方法，其特征在于該方法由以下步驟組成步驟一，將高速鋼錠坯材裝爐后，緩慢升溫至700°C，保溫2 3小時；步驟二，繼續升溫，確保鋼錠坯材的最低溫度達到760V ；步驟三，控制緩慢降溫，使爐內高速鋼鋼錠坯材的奧氏體組織或貝氏體組織或馬氏體組織對應轉變為珠光體或回火索氏體或屈氏體；步驟四，斷電爐冷至500°C以下，出爐空冷。

　　2.根據權利要求1所述的高速鋼退火方法，其特征在于所述的高速鋼錠坯材為熱態或冷態或熱態與冷態過渡態中的一種或幾種。

　　3.根據權利要求1或2所述的高速鋼退火方法，其特征在于步驟二中，繼續升溫至 780°C，保溫3小時以上。

　　4.根據權利要求1或2所述的高速鋼退火方法，其特征在于步驟三中，所述的爐內高速鋼鋼錠坯材的奧氏體組織或貝氏體組織或馬氏體組織對應轉變為珠光體或回火索氏體或屈氏體的降溫區間為76(T720°C。

　　5.根據權利要求4所述的高速鋼退火方法，其特征在于步驟三，使爐內高速鋼鋼錠坯材在不少于IOh緩慢通過76(T720°C的降溫區間。

　　全文摘要

　　本發明涉及一種對高速鋼進行處理的方法，尤其涉及一種高速鋼退火方法。該方法先將高速鋼錠坯材裝爐后，緩慢升溫至700℃，保溫2~3小時；繼續升溫，確保鋼錠坯材的最低溫度達到760℃；控制緩慢降溫，使爐內高速鋼鋼錠坯材奧氏體組織、馬氏體和貝氏體組織緩慢通過珠光體有效轉變區，轉變為珠光體或回火索氏體或回火屈氏體中的至少一種；斷電爐冷至500℃以下，出爐空冷。采用該方法，實現了對具有不穩定組織(馬氏體、貝氏體或其混合組織)的冷錠坯材和具有過冷奧氏體組織的熱錠坯材，可以同時裝爐一起退火，分別獲得珠光體或回火索氏體、回火屈氏體及其混合的穩定組織，使其退火硬度均可在300HRC以下，無應力，能滿足修磨、鋸切、較長時間貯存等要求。

　　文檔編號C21D1/26GK102424899SQ20111044620

　　公開日2012年4月25日 申請日期2011年12月28日 優先權日2011年12月28日

　　發明者孫宗林, 張占普 申請人:河冶科技股份有限公司