30CrMnSiA钢的强韧化复合热处理方法

摘要

本发明公开了一种30CrMnSiA钢的强韧化复合热处理方法。该方法包括高温淬火、高温回火、低温淬火和低温回火，具体为：先进行890～920℃高温淬火，650～680℃高温回火，再进行840～860℃低温淬火，200～260℃低温回火。本发明通过合理配置淬火和回火的工序以及采用合适的温度，所得材料的性能显著得到提升，抗拉强度Rm达到1698MPa～1749MPa，断后伸长率A为9.5％～12.5％，冲击功AKu2达到60.1J～67.9J，既有超高强度钢的强度，又有良好的塑性和韧性，实现了30CrMnSiA钢的超高强度强韧化，能够满足现代新型产品对钢的需求。

说明书

技术领域

本发明涉及热处理技术，特别涉及一种30CrMnSiA钢的强韧化复合热处理方法。

背景技术

30CrMnSiA钢是合金结构钢之一。其热处理工艺一般是淬火+高温回火，使其获得较好的综合力学性能。淬回火后，其抗拉强度Rm一般为1080MPa～1300MPa。随着科学技术的发展进步，很多新型产品需要材料的抗拉强度Rm提高到1600MPa以上，同时还要有足够的塑性和韧性。若采用T250、G50等新型超高强度钢可以满足其要求，但其材料价格贵，提高了生产成本和产品造价。30CrMnSiA的价格较低廉，如果能通过改进工艺提升其力学性能，则有望大幅降低生产成本和产品造价，创造可观的经济效益和社会效益。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能明显提升30CrMnSiA钢强韧化性能的复合热处理方法。

本发明的技术方案为：

一种30CrMnSiA钢的强韧化复合热处理方法，包括高温淬火、高温回火、低温淬火和低温回火，所述的高温淬火为采用890～920℃的淬火温度加热保温后进行激冷淬火；所述的高温回火为采用650～680℃的回火温度进行回火；所述的低温淬火为采用840～860℃的淬火温度进行淬火；所述的低温回火为采用200～260℃的回火温度进行回火；简述为：先进行890～920℃高温淬火，650～680℃高温回火，再进行840～860℃低温淬火，200～260℃低温回火。

优选地，先进行900～920℃高温淬火，660～680℃高温回火，再进行850～860℃低温淬火，230～260℃低温回火。

更优选地，先进行910～920℃高温淬火，670～680℃高温回火，再进行850～860℃低温淬火，250～260℃低温回火。

值得说明的是，高温淬火和高温回火的保温时间按照工件的大小按照常规的淬火和回火要求进行调整即可，不需要进行特别的限定，满足现有技术的一般规则或要求即可。低温淬火和低温回火的时间应适当加长，低温淬火的保温时间宜取常规保温时间的1.5倍～2倍，低温回火的保温时间不得少于3h，优选3～10小时。

根据实践，30CrMnSiA钢淬火后采用低温回火，能够使得Rm达到1600MPa，也就是满足抗拉强度的要求，但这样处理，塑性和韧性较差，远不能满足要求。为了提高其韧性，需要改善其材质和细化晶粒。本发明为了实现其性能的全面提升，对其工艺做了深度研究，通过反复实验和对实验结果的研究分析及理论研究，发现以下三个改进综合起来有较多的贡献：

一是在产品正式淬火之前，或者是在产品半精加工之前，先对其材料进行淬火+高温回火的预处理，改善材质，并且使材料反复经过同素异构转变细化晶粒；

二是在正式淬火时，采用低温淬火(或称为亚温淬火)，使其材料在淬火强化的同时，晶粒得到进一步的细化，材料得到细晶强化和韧化；

三是采用较低的温度进行回火，避开其材料的回火脆性区，提高其塑性和韧性。

本发明与现有技术的显著区别体现在，淬火和回火均不是一步完成，而是分步完成，且对温度有严格的限定。

本发明的有益效果在于：

本发明通过合理配置淬火和回火的工序以及采用合适的温度，所得材料的性能显著得到提升，抗拉强度Rm达到1698MPa～1749MPa，断后伸长率A为9.5％～12.5％，冲击功A_Ku2达到60.1J～67.9J，既有超高强度钢的强度，又有良好的塑性和韧性，实现了30CrMnSiA钢的超高强度强韧化，能够满足现代新型产品对钢的需求。

附图说明

图1为本发明的工艺流程框图。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明做进一步详细说明，但本发明并不限于此。

实施例1

一种30CrMnSiA钢的强韧化复合热处理方法，包括如下步骤：先进行920高温淬火，680℃高温回火，再进行840低温淬火，200低温回火。

所得材料的抗拉强度Rm为1745MPa，断后伸长率A为12.4％，冲击功A_Ku2为67.3J。

实施例2

一种30CrMnSiA钢的强韧化复合热处理方法，包括如下步骤：先进行900高温淬火，660℃高温回火，再进行850低温淬火，230低温回火。

所得材料的抗拉强度Rm为1715MPa，断后伸长率A为11.2％，冲击功A_Ku2为63.7J。

实施例3

一种30CrMnSiA钢的强韧化复合热处理方法，包括如下步骤：先进行890高温淬火，650℃高温回火，再进行860低温淬火，250低温回火。

所得材料的抗拉强度Rm为1706MPa，断后伸长率A为10.8％，冲击功A_Ku2为62.1J。

实施例4

一种30CrMnSiA钢的强韧化复合热处理方法，包括如下步骤：先进行910高温淬火，670℃高温回火，再进行850低温淬火，240低温回火。

所得材料的抗拉强度Rm为1723MPa，断后伸长率A为11.9％，冲击功A_Ku2为64.6J。

从上述实施例可知，采用本发明的方法，通过合理配置淬火和回火的工序以及采用合适的温度，便能有效地显著提升所得材料的性能。