阅读说明：本技术 一种高强汽车用钢组织细化的热处理方法 (Heat treatment method for refining steel structure of high-strength automobile ) 是由 王永强 黎俊良 李娜 张志伟 孙浩 黄飞 朱国辉 陈其伟 于 2019-11-18 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种高强汽车用钢组织细化的热处理方法,包括以下步骤；将高强汽车用钢板放入热处理炉中；进行930℃～950℃加热温度的淬火处理,完成淬火处理后,进行600℃～630℃加热温度的回火处理；重复若干次所述淬火处理和所述回火处理；本发明所需设备简单、易于操作、效果好,能实现不同成分钢铁材料的组织细化。(The invention discloses a heat treatment method for refining a steel structure for a high-strength automobile, which comprises the following steps of; putting the high-strength automobile steel plate into a heat treatment furnace; quenching at 930-950 ℃, and tempering at 600-630 ℃ after quenching; repeating the quenching treatment and the tempering treatment several times; the method has the advantages of simple required equipment, easy operation and good effect, and can realize the tissue refinement of steel materials with different components.)

一种高强汽车用钢组织细化的热处理方法

技术领域

本发明涉及钢铁材料加工技术领域，具体涉及一种高强汽车用钢组织细化的热处理方法。

背景技术

钢铁材料是目前应用最广泛的金属结构材料，随着科技进步、社会发展，人们对其性能的要求越来越高。组织细化是目前唯一一种既能提高强度又能改善塑韧性的方法。细化金属组织的方法很多，包括；从冶金(凝固)角度考虑通过添加非均匀形核剂增大形核率、凝固过程中的电磁搅拌增大形核率等；从物理冶金角度考虑的大塑性变形(SPD)技术，例如等通道转角挤压(ECAP/ECAE)、累积叠轧(ARB)、高压扭转(HPT)等以及先进形变热处理技术(又称机械热处理-ATMP)，例如控轧控冷(TMCP)、形变诱导铁素体相变(DIFT)、应变诱导动态相变(SIDT)等。

虽然SPD技术可以将晶粒细化到纳米尺寸，但受限于工艺的复杂性和设备要求高等条件，目前很难用于规模化生产。而以TMCP技术为代表的形变热处理技术虽然可以用于工业化生产，但是其对钢种成分有特定要求，并且设备投资大。从冶金角度控制金属凝固过程虽然也是有效的细化组织的方法，但其属于金属制备的上游阶段，因钢铁材料生产流程长且后续每一道工艺均会影响最终组织，所以其很难决定最终产品的组织是否细化。

鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。

发明内容

为解决上述技术缺陷，本发明采用的技术方案在于，提供一种高强汽车用钢组织细化的热处理方法，包括以下步骤；

S1，将高强汽车用钢板放入热处理炉中；

S2，进行930℃～950℃加热温度的淬火处理；

S3，完成步骤S2后，进行600℃～630℃加热温度的回火处理；

S4，重复若干次所述步骤S2和所述步骤S3。

较佳的，所述高强汽车用钢板为C-Mn-Cr钢板。

较佳的，在所述步骤S2中，所述淬火处理的加热温度为930℃～950℃，加热速率为10℃/s，淬火保温时间5min～10min，淬火处理冷却方式为水冷，冷却速率为20℃/s～25℃/s。

较佳的，在所述步骤S3中，所述回火处理的加热温度为600℃～630℃，加热速率为5℃/s，回火保温时间5min～15min，回火处理冷却方式为空冷，冷却速率为5℃/s～8℃/s。

较佳的，所述热处理炉为箱式电阻炉、管式电阻炉或真空退火炉，等温热处理气氛为空气、真空或惰性气体。

较佳的，在所述步骤S4中，重复二次所述步骤S2和二次所述步骤S3。

较佳的，第一次所述淬火处理采用加热温度为950℃保温10min的淬火处理；第一次所述回火处理采用加热温度为630℃保温15min的回火处理；第二次所述淬火处理采用加热温度为930℃保温10min的淬火处理；第二次所述回火处理采用加热温度为600℃保温15min的回火处理；第三次所述淬火处理采用加热温度为930℃保温5min的淬火处理；第三次所述回火处理采用加热温度为600℃保温10min的回火处理。

与现有技术比较本发明的有益效果在于；本发明所需设备简单、易于操作、效果好，能实现不同成分钢铁材料的组织细化。

附图说明

图1为实施例一各样本的试样金相组织图；

图2为实施例一各样本的平均晶粒尺寸对比图；

图3为实施例一各样本的平均洛氏硬度对比图；

图4为实施例二各样本的试样金相组织图；

图5为实施例二各样本的平均晶粒尺寸对比图；

图6为实施例二各样本的平均洛氏硬度对比图；

图7为实施例三各样本的试样金相组织图；

图8为实施例三各样本的平均晶粒尺寸对比图；

图9为实施例三各样本的平均洛氏硬度对比图。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

实施例一

高强汽车用C-Mn-Cr钢板样品(主要成分(质量百分数)；C；0.21％，Mn；1.69％，Cr；1.30％，Si；0.04％，Ti；0.002％，Nb；0.009％，Fe；余量)其尺寸为130mm×30mm×4mm(长×宽×厚)，本发明所述高强汽车用钢组织细化的热处理方法在热处理炉中依次进行以下步骤热处理；

S1，淬火处理；加热温度为950℃，加热速率为10℃/s，保温时间10min，淬火处理冷却方式为水冷，冷却速率约20℃/s～25℃/s；

S2，回火处理；回火温度为630℃，加热速率为5℃/s，保温时间15min，回火处理冷却方式为空冷，冷却速率约5℃/s～8℃/s；

S3，淬火处理；加热温度为930℃，加热速率为10℃/s，保温时间10min，淬火处理冷却方式为水冷，冷却速率约20℃/s～25℃/s；

S4，回火处理；回火温度为600℃，加热速率为5℃/s，保温时间15min，回火处理冷却方式为空冷，冷却速率约5℃/s～8℃/s；

S5，淬火处理；加热温度为930℃，加热速率为10℃/s，保温时间5min，淬火处理冷却方式为水冷，冷却速率约20℃/s～25℃/s；

S6，回火处理；回火温度为600℃，加热速率为5℃/s，保温时间10min，回火处理冷却方式为空冷，冷却速率约5℃/s～8℃/s。

通过合适的淬火、回火热处理工艺(淬火；930℃～950℃/5min～10min；回火；600℃～630℃/5min～15min)，使高强C-Mn-Cr钢板发生若干次马氏体转变及分解，通过多次马氏体分解且抑制晶粒长大的方式细化组织，而且此温度范围的淬火及回火得到的组织相同，不会产生新的物相。合适淬火温度及时间既能保证发生完全的奥氏体化又不使奥氏体晶粒长大；合适回火温度及时间既能保证马氏体的通过形核方式有效分解又不使铁素体晶粒长大。

较佳的，所述热处理炉可以是箱式电阻炉、管式电阻炉或真空退火炉中的一种，所述的等温热处理气氛为空气、真空或惰性气体的一种。

通过采用显微镜观察样品的金相组织，显微镜可以是光学金相显微镜或扫描电子显微镜。采用金相分析软件分析样品的组织尺寸，所述组织尺寸分析为随机选取20个以上视场组织照片统计的平均尺寸；采用洛氏硬度仪对试样进行硬度性能测量，硬度指标为洛氏硬度。

在金相组织观察过程、组织尺寸分析过程、硬度性能测量过程中，分别选取三次样本，第一样本为经S1和S2热处理后的金属样本；第二样本为经S1、S2、S3、S4热处理后的金属样本；第三样本为经S1、S2、S3、S4、S5、S6热处理后的金属样本；同时还设置有一组未经热处理的比对样本。

如图1、图2、图3所示，图1为本实施例各样本的试样金相组织图，图2为本实施例各样本的平均晶粒尺寸对比图，图3为本实施例各样本的平均洛氏硬度对比图；其中，图1中(a)为比对样本，(b)为第一样本，(c)为第二样本，(d)为第三样本。由图1、图2、图3可见，与未热处理的组织相相比，经本发明热处理后的试样金相组织细小很多，且硬度明显提升。

实施例二

高强汽车用C-Mn-Cr钢板样品(主要成分(质量百分数)；C；0.27％，Mn；2.03％，Cr；1.50％，Si；0.12％，Ti；0.003％，Nb；0.011％，Fe；余量)其尺寸为130mm×30mm×4mm(长×宽×厚)，本发明所述高强汽车用钢组织细化的热处理方法在热处理炉中依次进行以下步骤热处理；

S1，淬火处理；加热温度为950℃，加热速率为10℃/s，保温时间10min，淬火处理冷却方式为水冷，冷却速率约20℃/s～25℃/s；

S2，回火处理；回火温度为630℃，加热速率为5℃/s，保温时间15min，回火处理冷却方式为空冷，冷却速率约5℃/s～8℃/s；

S3，淬火处理；加热温度为940℃，加热速率为10℃/s，保温时间10min，淬火处理冷却方式为水冷，冷却速率约20℃/s～25℃/s；

S4，回火处理；回火温度为610℃，加热速率为5℃/s，保温时间15min，回火处理冷却方式为空冷，冷却速率约5℃/s～8℃/s；

S5，淬火处理；加热温度为940℃，加热速率为10℃/s，保温时间5min，淬火处理冷却方式为水冷，冷却速率约20℃/s～25℃/s；

S6，回火处理；回火温度为610℃，加热速率为5℃/s，保温时间10min，回火处理冷却方式为空冷，冷却速率约5℃/s～8℃/s。

较佳的，所述热处理炉可以是箱式电阻炉、管式电阻炉或真空退火炉中的一种，所述的等温热处理气氛为空气、真空或惰性气体的一种。

通过采用显微镜观察样品的金相组织，显微镜可以是光学金相显微镜或扫描电子显微镜。采用金相分析软件分析样品的组织尺寸，所述组织尺寸分析为随机选取20个以上视场组织照片统计的平均尺寸；采用洛氏硬度仪对试样进行硬度性能测量，硬度指标为洛氏硬度。

在金相组织观察过程、组织尺寸分析过程、硬度性能测量过程中，分别选取三次样本，第一样本为经S1和S2热处理后的金属样本；第二样本为经S1、S2、S3、S4热处理后的金属样本；第三样本为经S1、S2、S3、S4、S5、S6热处理后的金属样本；同时还设置有一组未经热处理的比对样本。

如图4、图5、图6所示，图4为本实施例各样本的试样金相组织图，图5为本实施例各样本的平均晶粒尺寸对比图，图6为本实施例各样本的平均洛氏硬度对比图；其中，图4中(a)为比对样本，(b)为第一样本，(c)为第二样本，(d)为第三样本。由图4、图5、图6可见，与未热处理的组织相相比，经本发明热处理后的试样金相组织细小很多，且硬度明显提升。

实施例三

高强汽车用C-Mn-Cr钢板样品(主要成分(质量百分数)；C；0.21％，Mn；1.66％，Cr；1.21％，Si；0.05％，Ti；0.01％，Nb；0.034％，Fe；余量)其尺寸为130mm×30mm×4mm(长×宽×厚)，本发明所述高强汽车用钢组织细化的热处理方法在热处理炉中依次进行以下步骤热处理；

S1，淬火处理；加热温度为940℃，加热速率为10℃/s，保温时间10min，淬火处理冷却方式为水冷，冷却速率约20℃/s～25℃/s；

S2，回火处理；回火温度为620℃，加热速率为5℃/s，保温时间15min，回火处理冷却方式为空冷，冷却速率约5℃/s～8℃/s；

S3，淬火处理；加热温度为930℃，加热速率为10℃/s，保温时间10min，淬火处理冷却方式为水冷，冷却速率约20℃/s～25℃/s；

S4，回火处理；回火温度为600℃，加热速率为5℃/s，保温时间15min，回火处理冷却方式为空冷，冷却速率约5℃/s～8℃/s；

S5，淬火处理；加热温度为930℃，加热速率为10℃/s，保温时间5min，淬火处理冷却方式为水冷，冷却速率约20℃/s～25℃/s；

S6，回火处理；回火温度为600℃，加热速率为5℃/s，保温时间10min，回火处理冷却方式为空冷，冷却速率约5℃/s～8℃/s。

较佳的，所述热处理炉可以是箱式电阻炉、管式电阻炉或真空退火炉中的一种，所述的等温热处理气氛为空气、真空或惰性气体的一种。

通过采用显微镜观察样品的金相组织，显微镜可以是光学金相显微镜或扫描电子显微镜。采用金相分析软件分析样品的组织尺寸，所述组织尺寸分析为随机选取20个以上视场组织照片统计的平均尺寸；采用洛氏硬度仪对试样进行硬度性能测量，硬度指标为洛氏硬度。

在金相组织观察过程、组织尺寸分析过程、硬度性能测量过程中，分别选取三次样本，第一样本为经S1和S2热处理后的金属样本；第二样本为经S1、S2、S3、S4热处理后的金属样本；第三样本为经S1、S2、S3、S4、S5、S6热处理后的金属样本；同时还设置有一组未经热处理的比对样本。

如图7、图8、图9所示，图7为本实施例各样本的试样金相组织图，图8为本实施例各样本的平均晶粒尺寸对比图，图9为本实施例各样本的平均洛氏硬度对比图；其中，图7中(a)为比对样本，(b)为第一样本，(c)为第二样本，(d)为第三样本。由图7、图8、图9可见，与未热处理的组织相相比，经本发明热处理后的试样金相组织细小很多，且硬度明显提升。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。