一种改善30CrMnSiNi2A合金钢的氢脆敏感性的热处理工艺

本发明属于热处理，具体涉及一种改善30crmnsini2a合金钢的氢脆敏感性的热处理工艺。

背景技术：

1、合金钢在经历冶炼、热加工以及表面处理等生产制备过程后，可能会造成吸氢，另外，高强度钢在服役过程中也会暴露在含氢环境中。当氢原子从外部环境渗透扩散到钢的内部，氢原子会聚集在一些特殊部位，造成应力集中，从而发生突然地氢致断裂，这种现象称为氢脆。高强度钢相比于一般钢来说，其强度更高，因而对氢也更加敏感，氢脆已经成为超高强度钢使用过程中的一种威胁，制约着高强度钢的发展应用。

2、30crmnsini2a高强钢因其具有较好的延展性、良好的抗疲劳性能和断裂韧性、低的疲劳裂纹扩展速度，并且该种钢的淬透性高，切削加工性和焊接性过关，常用于飞机主起落架支柱、机翼主梁及其他重要部位的连接。但是该种钢在加工热处理过程中，具有脱碳倾向，对缺口和氢脆较敏感，易在螺杆与头部的过渡区或螺纹根部等缺口集中处产生延迟断裂。由于目前检测手段无法预先判知材料是否会发生氢脆断裂，因此提高30crmnsini2a钢的抗氢脆断裂韧性成为其在高强紧固件上应用的主要任务之一。通过热处理工艺可以改变其组织结构及第二相析出特性，因此可通过合适的形变热处理工艺来改善其抗氢脆能力。

技术实现思路

1、本发明针对上述现有技术存在的不足，提供一种改善30crmnsini2a合金钢的氢脆敏感性的热处理工艺。

2、实现本发明所采用的技术方案包括固溶处理、回火处理，具体包括以下步骤：

3、(1)将30crmnsini2a合金钢板材置于箱式电阻炉进行固溶处理。

4、(2)将固溶处理后的30crmnsini2a合金钢板材迅速放置于冷却介质中快速冷却至室温，得到淬火态30crmnsini2a合金钢板材。

5、(3)将淬火态30crmnsini2a合金钢板材置于箱式电阻炉进行回火处理。

6、(4)将回火处理后的30crmnsini2a合金钢板材迅速放置于冷却介质中快速冷却至室温，得到特征优化后的30crmnsini2a合金钢板材。

7、进一步的，所述30crmnsini2a合金钢板材厚度为19～21mm，化学成分的质量百分比为，c：0.27～0.34％，cr：0.9～1.2％，mn：1.0～1.3％，si：1.2～1.9％，ni：1.4～1.8％，mo≤0.15％，ti≤0.03％，以及余量的fe和少量杂质元素(遵循相关的国家或国际标准)。

8、进一步的，步骤(1)中，所述板材固溶处理温度范围为850～950℃，对应保温时间范围为35～25min。

9、进一步的，步骤(2)中，所述板材取出时间间隔不超过2s，冷却介质为淬火油。

10、进一步的，步骤(3)中，所述板材回火处理温度范围为270～290℃，对应保温时间范围为160～140min。

11、进一步的，步骤(4)中，所述板材取出时间间隔不超过2s，冷却介质为冰水混合物。

12、本发明的有益效果：

13、在马氏体结构钢中，σ3晶界的存在会增加材料的氢脆敏感性，通过改变热处理工艺的方法，降低30crmnsini2a高强钢的σ3晶界比例，从而改善30crmnsini2a高强钢的氢脆敏感性。这种方法不仅成本效益显著，而且容易实现。

技术特征：

1.一种改善30crmnsini2a合金钢氢脆敏感性的热处理方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

2.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述30crmnsini2a合金钢板材厚度为19～21mm，化学成分的质量百分比为，c：0.27～0.34％，cr：0.9～1.2％，mn：1.0～1.3％，si：1.2～1.9％，ni：1.4～1.8％，mo≤0.15％，ti≤0.03％，以及余量的fe和少量杂质元素。

3.如权利要求1所述方法，其特征在于，步骤(1)中，板材固溶处理温度范围为850～950℃，对应保温时间范围为35～25min。

4.如权利要求1所述方法，其特征在于，步骤(2)中，板材取出时间间隔不超过2s，冷却介质为淬火油。

5.如权利要求1所述方法，其特征在于，步骤(3)中，板材回火处理温度范围为270～290℃，对应保温时间范围为160～140min。

6.如权利要求1所述方法，其特征在于，步骤(4)中，板材取出时间间隔不超过2s，冷却介质为冰水混合物。

技术总结本发明公开了一种改善30CrMnSiNi2A合金氢脆敏感性的热处理工艺，该方法包括固溶处理、回火处理，利用热处理的方法，在保证30CrMnSiNi2A高强钢获得马氏体结构的基础上，降低Σ3晶界的比例可以有效抑制氢致裂纹的扩展及降低氢脆敏感性。本发明通过对30CrMnSiNi2A合金进行热处理实现材料内部的晶界特征分布优化，能够从根源上改善30CrMnSiNi2A高强钢的氢脆敏感性，这种方法不仅成本效益显著，而且易于实现，为相关领域提供了一种创新的解决方案。技术研发人员：杨森,徐文静,李泓俊,黄鸣受保护的技术使用者：南京理工大学技术研发日：技术公布日：2024/9/2