一种改善铬钼系钢组织性能的方法
阅读说明：本技术 一种改善铬钼系钢组织性能的方法 (Method for improving structure performance of chromium-molybdenum steel ) 是由 杜超 尹修刚 张川 周攀 李诗斌 韩常海 王志利 刘春宇 司瑞师 于 2021-07-12 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种改善铬钼系钢组织性能的方法,所述方法包括至少2次调质处理,每次调质处理包括依次进行的淬火、第一冷却、回火和第二冷却,且每次调质处理的回火温度均高于上一次调质处理的回火温度30-60℃；所述铬钼系钢包括42CrMoA钢。本发明提供的方法增强了钢材的低温冲击性能、抗延迟断裂性能和抗疲劳性能的同时,简化了工艺流程,降低了能耗和成本。(The invention provides a method for improving the structure performance of chromium-molybdenum steel, which comprises at least 2 times of thermal refining, wherein each time of thermal refining comprises quenching, first cooling, tempering and second cooling which are sequentially carried out, and the tempering temperature of each time of thermal refining is 30-60 ℃ higher than that of the last time of thermal refining; the chromium molybdenum series steel comprises 42CrMoA steel. The method provided by the invention enhances the low-temperature impact property, the delayed fracture resistance and the fatigue resistance of the steel, simplifies the process flow and reduces the energy consumption and the cost.)
技术领域
本发明属于钢铁冶炼技术领域，涉及一种改善钢组织性能的方法，尤其涉及一种改善铬钼系钢组织性能的方法。
背景技术
铬钼系钢是一种由铬、钼、铁与碳等构成的合金，具有特殊的优质性能，常被用于制造一些耐高温高压的阀门和容器，在能源及汽车行业有着广泛的应用，如铬钼钢安全阀、铬钼钢闸阀、汽车轴承等。
特别是铬钼系钢中的42CrMoA钢在风电螺栓行业发挥着重要作用。由于风电行业的工作环境恶劣，设备维修难度大，因此要求工件具有非常高的性能指标。所用钢材不仅需要具备良好的强度及韧性，而且需要具备优异的低温冲击性能、抗延迟断裂性能和抗疲劳性能，从而保证钢材的可靠性和安全性。
CN 101158005A公开了一种改善低合金高强钢组织和性能的方法，所述方法利用真空感应电炉重新熔炼原工业化低合金高强钢，增加其中硫和钒的含量，经奥氏体化后在较低温度保温一段时间使MnS和V(C，N)析出，并及时在奥氏体区施加一定量的压缩变形，再冷却到铁素体相变温度保温一段时间，最后空冷至室温，改善了低合金高强钢组织，提高了力学性能。所述方法从材料组成出发，通过重新熔炼并增加某些元素含量的方式来达到改善钢材性能的目的，耗能较高，工艺流程复杂，不利于提升加工效率并降低生产成本，且所述方法在应用于特定的铬钼系钢种时需要对具体工艺条件做出较长时间的适应性调整，也在一定程度上降低了加工效率。
由此可见，如何提供一种改善铬钼系钢组织性能的方法，特别是针对42CrMoA钢，增强钢材的低温冲击性能、抗延迟断裂性能和抗疲劳性能的同时，简化工艺流程，降低能耗和成本，成为了目前本领域技术人员迫切需要解决的问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种改善铬钼系钢组织性能的方法，所述方法增强了钢材的低温冲击性能、抗延迟断裂性能和抗疲劳性能的同时，简化了工艺流程，降低了能耗和成本。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供一种改善铬钼系钢组织性能的方法，所述方法包括至少2次调质处理，每次调质处理包括依次进行的淬火、第一冷却、回火和第二冷却，且每次调质处理的回火温度均高于上一次调质处理的回火温度30-60℃，例如可以是30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃或60℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
所述铬钼系钢包括42CrMoA钢。
本发明中，所述调质处理的次数为至少2次，例如可以是2次、3次、4次、5次或6次，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明通过对铬钼系钢，特别是42CrMoA钢进行多次调质处理，且控制每次调质处理的回火温度均高于上一次调质处理的回火温度30-60℃，这种分级回火多次调质的方法增强了钢材的低温冲击性能、抗延迟断裂性能和抗疲劳强度，进一步改善了钢组织性能的同时简化了工艺流程，降低了能耗和成本。
优选地，所述淬火的温度为800-900℃，例如可以是800℃、810℃、820℃、830℃、840℃、850℃、860℃、870℃、880℃、890℃或900℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述淬火的升温速率为5-10℃/min，例如可以是5℃/min、6℃/min、7℃/min、8℃/min、9℃/min或10℃/min，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述淬火的保温时间为40-80min，例如可以是40min、45min、50min、55min、60min、65min、70min、75min或80min，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述回火的温度为400-700℃，例如可以是400℃、450℃、500℃、550℃、600℃、650℃或700℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述回火的升温速率为5-10℃/min，例如可以是5℃/min、6℃/min、7℃/min、8℃/min、9℃/min或10℃/min，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
进一步优选地，所述回火的温度为450-650℃，例如可以是450℃、500℃、550℃、600℃、650℃或700℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
进一步优选的，所述回火的升温速率为8-10℃/min，例如可以是8℃/min、8.2℃/min、8.4℃/min、8.6℃/min、8.8℃/min、9℃/min、9.2℃/min、9.4℃/min、9.6℃/min、9.8℃/min或10℃/min，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述回火的保温时间为40-80min，例如可以是40min、45min、50min、55min、60min、65min、70min、75min或80min，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述第一冷却和第二冷却分别独立地采用油冷或水冷。
优选地，所述第一冷却和第二冷却的冷却时间分别独立地为30-60s，例如可以是30s、35s、40s、45s、50s、55s或60s，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述油冷的冷却介质温度为10-60℃，例如可以是10℃、20℃、30℃、40℃、50℃或60℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，所述油冷的冷却介质可以选用淬火常用的全损耗系统用油，如L-AN15油、L-AN22油、L-AN46油或L-AN100油中的任意一种。
优选地，所述水冷的冷却介质温度为10-35℃，例如可以是10℃、15℃、20℃、25℃、30℃或35℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述方法包括至少2次调质处理，每次调质处理包括依次进行的淬火、第一冷却、回火和第二冷却；所述淬火的温度为800-900℃，升温速率为5-10℃/min，保温时间为40-80min；所述回火的温度为400-700℃，升温速率为5-10℃/min，保温时间为40-80min；所述第一冷却和第二冷却分别独立地采用10-60℃的油冷或10-35℃的水冷，且冷却时间分别独立地为30-60s；每次调质处理的回火温度均高于上一次调质处理的回火温度30-60℃。
所述铬钼系钢包括42CrMoA钢。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明通过对铬钼系钢，特别是42CrMoA钢进行多次调质处理，且控制每次调质处理的回火温度均高于上一次调质处理的回火温度30-60℃，这种分级回火多次调质的方法增强了钢材的低温冲击性能、抗延迟断裂性能和抗疲劳强度，抗拉强度≥750MPa，-40℃横向冲击能量≥224J，进一步改善了钢组织性能的同时简化了工艺流程，降低了能耗和成本。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
本实施例提供一种改善42CrMoA钢组织性能的方法，所述方法包括4次调质处理，每次调质处理包括依次进行的淬火、第一冷却、回火和第二冷却，具体条件见下表。
表1
实施例2
本实施例提供一种改善42CrMoA钢组织性能的方法，所述方法包括3次调质处理，每次调质处理包括依次进行的淬火、第一冷却、回火和第二冷却，具体条件见下表。
表2
实施例3
本实施例提供一种改善42CrMoA钢组织性能的方法，所述方法包括2次调质处理，每次调质处理包括依次进行的淬火、第一冷却、回火和第二冷却，具体条件见下表。
表3
对比例1
本对比例提供一种改善42CrMoA钢组织性能的方法，所述方法包括4次调质处理，每次调质处理包括依次进行的淬火、第一冷却、回火和第二冷却，具体条件见下表。
表4
对比例2
本对比例提供一种改善42CrMoA钢组织性能的方法，所述方法包括4次调质处理，每次调质处理包括依次进行的淬火、第一冷却、回火和第二冷却，具体条件见下表。
表5
对比例3
本对比例提供一种改善42CrMoA钢组织性能的方法，所述方法包括依次进行的淬火、第一冷却、回火和第二冷却；所述淬火的温度为850℃，升温速率为8℃/min，保温时间为60min；所述第一冷却采用30℃的L-AN15油冷，且冷却时间为40s；所述回火的温度为550℃，升温速率为8℃/min，保温时间为60min；所述第二冷却采用20℃的水冷，且冷却时间为50s。
实施例1-3与对比例1-3所得42CrMoA钢按照GB/T228.1-2010《金属材料拉伸试验方法》进行力学性能测试的结果见下表。
表6
由表可知：实施例1-3所得42CrMoA钢的抗拉强度≥750MPa，-40℃横向冲击能量≥224J，组织性能优良。
相较于实施例1，对比例1中每次调质处理的回火温度均高于上一次调质处理的回火温度100℃，分级回火温度提升幅度过大，导致钢材的组织性能降低；对比例2中每次调质处理的回火温度均高于上一次调质处理的回火温度10℃，分级回火温度提升幅度过小，也不利于钢材组织性能的进一步提升；对比例3只进行1次调质处理，无法达到充分改善钢材组织性能的目的。
由此可见，本发明通过对铬钼系钢，特别是42CrMoA钢进行多次调质处理，且控制每次调质处理的回火温度均高于上一次调质处理的回火温度30-60℃，这种分级回火多次调质的方法增强了钢材的低温冲击性能、抗延迟断裂性能和抗疲劳强度，抗拉强度≥750MPa，-40℃横向冲击能量≥224J，进一步改善了钢组织性能的同时简化了工艺流程，降低了能耗和成本。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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