改善钢性能的热处理方法及25CrMo48V钢

摘要

本发明属于合金领域，具体涉及一种改善钢性能的热处理方法及25CrMo48V钢。热处理方法包括下述步骤:将超强度钢加热到1000℃保温30min后，水淬至室温，然后将试样放置在温度为600℃的热处理炉中，进行时长10min‑4h的外加1T磁场回火热处理工艺。本发明通过对25CrMo48V钢在不同回火时间下进行磁场回火热处理，研究其性能随回火时间的变化趋势，可以进一步总结完善出25CrMo48V钢的热处理方法，推进25CrMo48V钢的进一步发展。

说明书

技术领域

本发明属于合金领域，具体涉及一种改善钢性能的热处理方法及25CrMo48V钢。

背景技术

超高强度钢是用于制造承受较高应力结构件的一类合金钢，一般具有足够的韧性及较高的强塑积，还有良好的焊接性和成形性。大量应用于火箭发动机外壳、飞机大梁及起落架、深海石油管线、军事装备、高压容器等方面。由于超高强度钢需在气候恶劣、地质情况复杂的环境下服役，要承受较高的压力、轴向拉伸载荷、低温和腐蚀等多重考验。随着服役环境愈加苛刻，需对钢的抗挤毁性能、抗腐蚀性能，特别是强韧性提出更严苛的要求。磁场作为一个重要的热力学参量，是影响物质物理和化学变化的一个重要因素，是研究和创制新材料的一种重要手段和途径，它最突出的优点就是能够无接触地影响原子和分子的排列、匹配和迁移等行为，从而影响材料的制备及固态相变过程，改善材料的微观组织，优化材料的物理性能。随着科学技术的进一步发展，采用新方法和新手段研究和开发新型钢铁材料已经成为努力探索的重要领域之一。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种改善钢性能的热处理方法及25CrMo48V钢。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种改善钢性能的热处理方法，包括下述步骤:将超强度钢加热到1000℃保温30min后，水淬至室温，然后将试样放置在温度为600℃的热处理炉中，进行时长10min-4h的外加1T磁场回火热处理工艺。

优选的，外加1T磁场回火热处理30min。

所述的超强度钢为25CrMo48V钢原料；所述25CrMo48V钢原料的化学成分按照质量百分比计：包括C：0.25％，Si：0.29％，Mn：0.39％，P：0.005％，S：0.001％，Cr：0.97％，余量为Fe。

在进行外加磁场的回火热处理前，使用线切割机将钢材加工成为10mm×

10mm×5mm长方体试样。

所述热处理炉为强磁场高温箱式炉。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过对25CrMo48V钢在不同回火时间下进行磁场回火热处理，研究其性能随回火时间的变化趋势，可以进一步总结完善出25CrMo48V钢的热处理方法，推进25CrMo48V钢的进一步发展。

附图说明：

图1为不同回火时间条件下磁性试样的SEM图像：(a)未回火，(b)10min，(c)30min，(d)1h，(e)3h，(f)4h。

图2为不同回火时间后拉伸试样的SEM断口形貌：(a)未回火，(b)10min，(c)30min，(d)1h，(e)3h，(f)4h。

图3为不同回火时间下磁性样品力学性能的演变：(a)应力应变曲线；(b)强度；(c)断面收缩率和延伸率；(d)硬度。

图4为不同回火时间下磁性样品在3.5％NaCl溶液中的电化学阻抗谱示意图。

图5为不同回火时间下磁性样品在3.5％NaCl溶液中的极化曲线。

具体实施方式

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和最佳实施例对本发明作进一步的详细说明。

实施例：首先将25CrMo48V钢放置在1000℃下保温30min后，水淬至室温。用线切割机将样品切割成10mm×10mm×5mm的长方体试样。将试样放置在温度为600℃的热处理炉中，分别进行时长为10min、30min、1h、3h、4h的外加1T磁场的回火热处理。

将试样进行SEM处理后组织表面如图1所示，由于在磁场作用下，随着回火时间的逐渐延长，试样回复显著，位错密度逐渐降低，亚晶界的合并引起板条界消失，板条宽度逐渐增加。

不同回火时间后磁性拉伸试样的SEM断口形貌如图2所示，所有试样的拉伸断口都由均匀分布的细小韧窝和尺寸较粗大的韧窝组成，表现为典型的韧性断裂特征。未进行回火处理的试样韧窝的尺寸和深度最大，1h～3h的试样中韧窝出现尺寸均匀的现象。

不同回火时间下磁性样品力学性能的演变如图3所示。图3(a)为试样在1T磁场作用下不同回火时间的拉伸应力应变曲线，试样在不同回火温度下的弹性变形阶段基本相同，发生塑性变形后出现的变形强化阶段持续的时间并不长，之后承载应力开始逐步降低发生断裂。

如图3(b)为试样在600℃内进行不同时间的磁场回火热处理时的σs和σb的变化规律。在回火时间为10min～1h的范围内时，抗拉强度逐渐降低；在回火时间为1h～3h的范围内时，抗拉强度逐渐升高到1228MPa；在回火时间为4h时抗拉强度又降低至1163MPa。

图3(c)为不同回火时间下试样的断面收缩率(Z)和伸长率(E)。在1T的磁场作用下，断面收缩率随着回火时间的延长起伏较大，但在30min时断面收缩率最大为32％，而伸长率(E)在10～30min时随回火时间升高基本保持不变，1h时试样的延伸率开始升至最高为26％，之后，随着回火时间的延长，伸长率逐渐降低。

图3(d)显示了回火时间对磁性样品维氏硬度的影响。可以看出，磁场热处理对钢的硬度影响很大。在回火时间为10min～1h时，磁性试样的维氏硬度显著升高，在1h时达到最高维氏硬度为390HV，而3h、4h时的维氏硬度均低于1h，分别为383HV、371HV。

不同回火时间下磁性样品在3.5％NaCl溶液中的电化学阻抗谱如图4所示。结由于外加磁场，容抗弧半径随着回火时间的延长而减小，腐蚀反应电荷转移电阻减小，反应向着容易发生的方向进行，容抗弧半径的大小能够反映试样表面电化学反应阻力的大小，容抗弧半径越小，电化学反应的阻力越小，试样表面更容易发生电化学腐蚀。

不同回火时间下磁性样品在3.5％NaCl溶液中的极化曲线如图5所示，在外加磁场后，随着回火时间的延长，腐蚀电位逐步发生负移，表明腐蚀倾向增大，腐蚀电流密度增大，腐蚀速度加快。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。