一种提高50CrVA调质钢韧性的低温处理方法与流程

　　本发明属于热处理技术领域，尤其是涉及一种提高50crva调质钢韧性的低温处理方法。

　　背景技术：

　　《热处理技术》杂志2015年第6期“50crva弹簧钢的热处理及性能研究”一文介绍了一种改变调质处理工艺提高50crva弹簧钢性能的方法，其方法是将调质处理中淬火改为等温淬火，获得下贝氏体+马氏体+残余奥氏体混合组织，使50crva钢具有较高的塑韧性，同时强度和硬度性能降幅不大，得到各性能较好配合的50crva调质钢，不足之处是等温淬火工艺要求和设备要求复杂，且通过这种方法所得50crva调质钢性能提升不明显，对于50crva调质钢制造弹簧零件性能提升有限。

　　目前，缺乏一种提高50crva调质钢强度和塑性的低温处理方法。

　　技术实现要素：

　　本发明的目的是针对上述问题，提供一种提高50crva调质钢强度和塑性的低温处理方法。

　　为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：本发明的一种提高50crva调质钢韧性的低温处理方法，包括以下步骤：

　　(1)将室温调质后的50crva调质钢工件按照十字交叉的方式有序堆叠在可控温低温冷却设备中，工件间留有空隙，以保证不同钢件冷却速度基本一致；

　　(2)可控温低温冷却设备中充入冷却介质，将钢工件以5℃/min冷却速率预冷至在-50℃温度，保温时间为2-30分钟，保温时间视工件尺寸而定；

　　(3)预冷保温完成后，可控温低温冷却设备中的钢工件用相同冷却介质以10-15℃/min冷却速率降温至-196℃，保温时间为10-24小时；

　　(4)低温下保温完成后，关闭可控温低温冷却设备致冷系统，使工件随可控温低温冷却设备自然升至室温，制得50crva调质钢。

　　进一步地，在步骤(1)中，50crva钢调质工艺：奥氏体化温度840～860℃，保温5～10min,等温温度330～350℃，保温20min，回火温度550～580℃，保温30min，得到50crva调质钢工件。

　　进一步地，在步骤(2)中，所述的可控温低温冷却设备为箱式绝热容器，容器箱体绝热效果好，保证工作稳定性。

　　更进一步地，在步骤(2)中，所述的可控温低温冷却设备降温方法为卡诺循环冷却介质制冷。

　　进一步地，在步骤(3)中，所述的冷却介质为液氮。

　　进一步地，在步骤(4)中，所述50crva调质钢包括按质量百分比的如下组分组成：

　　有益效果：本发明操作简便，成本低廉，无三废排放，有利于对环境的保护，钢的强度和塑性高，屈强比略有提高，冲击韧性高。在50crva钢传统调质工艺上增加低温处理工序，在低温作用下，沿着原马氏体位向渗碳体继续析，原本50crva调质钢中回火屈氏体+回火马氏体混合组织向回火屈氏体转变，回火屈氏体含量增加，组织更加稳定。

　　附图说明

　　图1为本发明不同温度低温处理前后50crva调质钢组织变化的电子照片；

　　图2为本发明不同温度低温处理前后50crva调质钢抗拉强度、延伸率性和屈强比变化的图谱；

　　图3为本发明不同温度低温处理前后50crva调质钢冲击韧性变化的图谱。

　　具体实施方式

　　以下实施例仅处于说明性目的，而不是想要限制本发明的范围。

　　实施例1

　　本发明的一种提高50crva调质钢韧性的低温处理方法，包括以下步骤：

　　(1)将室温调质后的50crva调质钢工件按照十字交叉的方式有序堆叠在可控温低温冷却设备中，工件间留有空隙，以保证不同钢件冷却速度基本一致；50crva钢调质工艺：奥氏体化温度840～860℃，保温5～10min,等温温度330～350℃，保温20min，回火温度550～580℃，保温30min，得到50crva调质钢工件。

　　(2)可控温低温冷却设备中充入冷却介质，将钢工件以5℃/min冷却速率预冷至在-50℃温度，保温时间为30分钟，保温时间视工件尺寸而定；所述的可控温低温冷却设备为箱式绝热容器，容器箱体绝热效果好，保证工作稳定性。所述的可控温低温冷却设备降温方法为卡诺循环冷却介质制冷。

　　(3)预冷保温完成后，可控温低温冷却设备中的钢工件用相同冷却介质以10℃/min冷却速率降温至-196℃，保温时间为10小时；所述的冷却介质为液氮。

　　(4)低温下保温完成后，关闭可控温低温冷却设备致冷系统，使工件随可控温低温冷却设备自然升至室温，制得50crva调质钢。

　　所述50crva调质钢包括按质量百分比的如下组分组成：

　　如图1所示，回火马氏体量降低。其抗拉强度为1505mpa，延伸率为10.51％，屈强比为0.967，本发明在50crva钢传统调质工艺上增加低温处理工序，在低温作用下，沿着原马氏体位向渗碳体继续析，原本50crva调质钢中回火屈氏体+回火马氏体混合组织向回火屈氏体转变，回火屈氏体含量增加，组织更加稳定。

　　如图2所示，强度、屈强比、塑形都有提高，组织的转变使得50crva调质钢的强度和塑性明显提高，屈强比略有提高。

　　但图3显示此低温处理后的50crva调质钢韧性显著提高，经低温处理的50crva调质钢零件性能将进一步提高，达到32.55j。

　　实施例2

　　实施例2与实施例1的区别在于：

　　本发明的一种提高50crva调质钢韧性的低温处理方法，包括以下步骤：

　　在步骤(2)中，可控温低温冷却设备中充入冷却介质，将钢工件以5℃/min冷却速率预冷至在-50℃温度，保温时间为2分钟，保温时间视工件尺寸而定；所述的可控温低温冷却设备为箱式绝热容器，容器箱体绝热效果好，保证工作稳定性。所述的可控温低温冷却设备降温方法为卡诺循环冷却介质制冷。

　　在步骤(3)中，预冷保温完成后，可控温低温冷却设备中的钢工件用相同冷却介质以15℃/min冷却速率降温至-196℃，保温时间为20小时。

　　所述50crva调质钢包括按质量百分比的如下组分组成：

　　实施例3

　　实施例3与实施例1的区别在于：本发明的一种提高50crva调质钢韧性的低温处理方法，包括以下步骤：

　　在步骤(2)中，可控温低温冷却设备中充入冷却介质，将钢工件以5℃/min冷却速率预冷至在-50℃温度，保温时间为20分钟，保温时间视工件尺寸而定。

　　在步骤(3)中，预冷保温完成后，可控温低温冷却设备中的钢工件用相同冷却介质以12℃/min冷却速率降温至-196℃，保温时间为24小时。

　　所述50crva调质钢包括按质量百分比的如下组分组成：

　　对比例

　　将50crva钢工件进行调质处理。调质后其抗拉强度为1467mpa，延伸率为8.21％，屈强比为0.950，冲击韧性为11.49j。