一种实现60Si2CrVA钢增强增塑的分级配分新工艺

本发明属于金属热处理，具体涉及一种实现60si2crva钢增强增塑的分级配分新工艺。

背景技术：

1、气候变化和能源危机，已经成为目前人类发展面临的最大的非传统安全挑战。节能减排是世界各国的共同议题。随着经济社会的发展，汽车已经走进我们每个人的生活，中国已稳居全球第一大汽车生产国和最大新车销售市场，而且未来我国汽车消费市场还有很大的增长空间。此外，汽车行业因具有产业链较长、拉动消费作用显著等特点，成为带动国民经济增长的重要支柱之一。汽车75％的能源消耗与整体车身质量有关，较大的车身质量会提高汽车的空气动力阻力，滚动阻力，斜坡爬坡时的重力阻力，加速阻力等，因此不论是燃油车还是新能源汽车，家用还是商用车轻量化都是必须得考虑的方向。目前钢铁材料占汽车车身重量的60％-85％。在同等的强度等级下，使用更高强度的钢材可以减少钢材用量，达到减轻车身自重的目的，从而降低汽车行驶时造成的能源消耗和排放。除了汽车工业，高强钢作为结构材料还用于各种工程和机械结构上，比如大型桥梁、龙门吊、盾构机等需要承载大载荷的大型设备上。使用性能更优异、生产成本更低的高强钢也能减轻这些设备的自重负载、提升使用性能。

2、60si2crva钢作为一种成熟的商用弹簧钢，传统的热处理工艺为：860℃奥氏体化→油淬→410±50℃回火，主要显微组织为回火马氏体和少量残余奥氏体。经传统工艺热处理后屈服强度、抗拉强度和延伸率分别为1606mpa、1857mpa和8.3％。传统淬火回火处理的60si2crva钢虽然强度较高，但塑性较差。

3、根据60si2crva钢合金成分分析：60si2crva钢合金成分如下表所示，

4、

5、该合金含有～1.5wt.％的si，可以抑制渗碳体的析出，且c、mn、v的含量符合q&p钢的设计要求。q&p热工艺理念为奥氏体化后的钢快冷结束温度控制在ms～mf之间，保留一部分奥氏体不发生转变，然后快速升温至ms点附近进行配分，使碳由马氏体分配至未转变的奥氏体，以稳定这部分奥氏体，获得由马氏体和残余奥氏体两相构成的室温组织。残余奥氏体在外力作用的情况下会发生马氏体相变，表现出trip(相变诱发塑性)效应，因此得到了较高的强度和塑性配合。

6、作为一种成熟的商品钢，60si2crva钢很适合利用q&p钢的理念进行热处理并进一步提升其力学性能。传统的q&p工艺为860℃奥氏体化→100～150℃油淬→270℃配分。传统的q&p工艺处理屈服强度、抗拉强度和延伸率分别为1840mpa、2141mpa和9.8％。虽然相较于传统淬火回火处理，强度有明显提升，但塑性增加并不明显。

7、公开号为cn101597680b的中国发明专利公开了一种列车用60si2crva钢弹簧制品淬火分配热处理工艺，具体如下，将弹簧迅速放入280℃～350℃的温度等温50秒～800秒的时间后，将其淬入水或油中冷却；最后将其在250℃～470℃的温度中进行回火60～120分钟处理即成。该发明制作出的60si2crva钢弹簧制品不仅具有屈服极限和疲劳强度较高、淬火淬透性较好的优点，而且还具有抗拉强度和屈强比高、强韧性高等优点。该方法采用了两步淬火处理，但是对于强度和塑性的提高还有待加强。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明旨在提供一种实现60si2crva钢增强增塑的分级配分新工艺。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种实现60si2crva钢增强增塑的分级配分新工艺，将60si2crva钢加热奥氏体化并淬火后，采用分级配分在ms点温度附近进行两次配分，分级配分具体如下：

3、首先快速转移到270℃～320℃盐浴炉中保温10～20min，再转移到另一个温度为180～230℃的盐浴炉中保温3h。

4、优选的，新工艺的步骤如下，

5、步骤1：首先将60si2crva钢板加热至860～910℃保温30～40min完全奥氏体化；

6、步骤2：然后放入100～150℃的淬火油中淬火保持60～120s；

7、步骤3：进行分级配分处理；

8、步骤4：最后冷却到室温。

9、优选的，所述步骤1的钢板厚度为2mm～10mm，钢板在淬火油中的淬火保持时间根据钢板厚度决定。

10、优选的，厚度为2～5mm的钢板，其在100～150℃淬火油中淬火保持时间为60～80s；厚度为5～10mm的钢板，其在100～150℃淬火油中淬火保持时间为80～120s。

11、优选的，所述盐浴炉中的熔融盐浴包含50wt％的kno3和50wt％的nano2。

12、优选的，所述步骤4的冷却至室温采用水冷或空冷

13、与现有技术相比，本发明具有以下优势：

14、1.通过两次配分处理，淬火后第一次在ms点温度附近进行短时间的配分，以确保碳从马氏体充分扩散到奥氏体，并确保碳在奥氏体中的均匀分布；然后，在较低温度下进行一段较长时间的配分，使碳化物继续析出，同时以抑制过量的奥氏体分解。采用这种热处理工艺实现了60si2crv中碳化物和奥氏体的含量的良好平衡，通过新工艺处理后的60si2crv钢较传统工艺热处理材料强度与塑性的同时提高。

15、2.本发明在q&p(淬火配分)工艺的基础上，利用分级配分设计在保证了材料最终显微组织中残余奥氏体含量的同时增加了马氏体基体中的碳化物析出，实现了与传统淬火回火或者传统q&p工艺相比强度和塑性的明显提升。

技术特征：

1.一种实现60si2crva钢增强增塑的分级配分新工艺，其特征在于：将60si2crva钢加热奥氏体化并淬火后，在ms点温度附近进行两次不同温度的分级配分处理，分级配分具体如下：

2.根据权利要求1所述的实现60si2crva钢增强增塑的分级配分新工艺，其特征在于：新工艺的步骤如下，

3.根据权利要求2所述的实现60si2crva钢增强增塑的分级配分新工艺，其特征在于：所述步骤1的钢板厚度为2mm～10mm，钢板在淬火油中的淬火保持时间根据钢板厚度决定。

4.根据权利要求3所述的实现60si2crva钢增强增塑的分级配分新工艺，其特征在于：厚度为2～5mm的钢板，其在100～150℃淬火油中淬火保持时间为60～80s；厚度为5～10mm的钢板，其在100～150℃淬火油中淬火保持时间为80～120s。

5.根据权利要求1所述的实现60si2crva钢增强增塑的分级配分新工艺，其特征在于：所述盐浴炉中为熔融盐浴，熔融盐浴包含50wt％的kno3和50wt％的nano2。

6.根据权利要求2所述的实现60si2crva钢增强增塑的分级配分新工艺，其特征在于：所述步骤4的冷却至室温采用水冷或空冷。

技术总结本发明公开了一种实现60Si2CrVA钢增强增塑的热处理新工艺。将60Si2CrVA钢板加热至860～910℃保温30～40min完全奥氏体化，然后放入100～150℃的淬火油中淬火保持60～120s，再快速转移到270℃～320℃盐浴炉中保温10～20min，再转移到另一个温度为180～230℃的盐浴炉中保温3小时，最后水冷或者空冷到室温。本发明在Q&P(淬火配分)工艺的基础上，利用分级配分设计在保证了材料最终显微组织中残余奥氏体含量的同时增加了马氏体基体中的碳化物析出，实现了与传统淬火回火或者传统Q&P工艺相比强度和塑性的明显提升。技术研发人员：赵飞,刘源,黄文森,杨明受保护的技术使用者：贵州大学技术研发日：技术公布日：2024/6/11