一种消除ZG25CrNiMo铸造低合金钢的铸态组织的热处理工艺方法与流程

　　

　　本发明涉及一种消除zg25crnimo铸造低合金钢的铸态组织的热处理工艺方法，属于金属热处理技术领域。

　　背景技术：

　　铸造低合金钢铸造后多为粗晶组织，组织的遗传性非常强，即粗晶的非平衡原始组织（魏氏组织以及位向分布的针条状铁素体等）在一般的加热条件下重新奥氏体化，继承和恢复了原始粗大晶粒的现象，最终进行调质热处理时将因组织遗传而保留一定量的原始的粗晶状态的组织，而使机械性能指标特别是低温冲击不合格。即在普通正火后留下来的的位向分布针条状铁素体遗传组织在调质后依然存在，只不过晶粒细化一些，这种位向针条状铁素体遗传组织对基体的割裂作用比较明显，大大降低了低温冲击功。

　　本发明经过大量的实验和研究，最后确定了一种新工艺方法，使zg25crnimo铸造低合金钢的遗传组织基本消除，同时使偏析部位的应力得到有效释放，使试验钢调质后的综合性能得到提高。

　　技术实现要素：

　　本发明提供了一种消除zg25crnimo铸造低合金钢的铸态组织的热处理工艺方法，使zg25crnimo铸造低合金钢的遗传组织基本消除，使试验钢调质后的综合性能得到提高。

　　本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种消除zg25crnimo铸造低合金钢的铸态组织的热处理工艺方法，对zg25crnimo铸造低合金钢先采用第1次正火，940-950℃保温2小时，升温速度每小时200℃左右，保温2小时候后，出炉空冷；第2次正火，890-900℃保温2小时，升温速度每小时150℃左右，保温2小时候后，出炉风冷；最后650-670℃退火5-6小时，升温速度每小时200℃左右，保温5-6小时，炉冷至低于500℃后，出炉空冷。

　　本发明的有益效果是：zg25crnimo铸造低合金钢在950℃高温正火条件下，奥氏体再结晶，消除混晶组织，奥氏体成分均匀化,使遗传组织重新再结晶。在900℃高温正火条件下，晶粒细化，所以zg25crnimo铸造低合金钢经2次高温正火后，遗传组织基本消除，同时使偏析部位的应力得到有效释放，使试验钢调质后的综合性能得到提高；而670℃退火使珠光体区内更完全的分解，使晶粒细化，得到平衡组织为铁素体和珠光体的基体组织，消除了遗传组织，晶粒进一步细化。得到平衡状态的的组织的zg25crnimo铸造低合金钢，经过调质处理后，其性能也是最优的，低温冲击也是最高的。

　　附图说明

　　图1为来料试块金相检验图（zg25crnimo铸态组织500倍）。

　　图2为试样采用在880℃保温2小时正火预处理后金相检验图。

　　图3为试样先采用第1次950℃保温2小时高温正火，然后再进行第2次900℃保温2小时高温正火预处理后金相检验图。

　　图4为试样采用第1次正火，950℃保温2小时，保温2小时候后，出炉空冷；第2次正火，900℃保温2小时，保温2小时候后，出炉风冷；最后670℃退火5-6小时，保温6小时，炉冷至低于500℃后，出炉空冷后试块金相检验图（zg25crnimo铁素体+珠光体500倍）。

　　图5为zg25crnimo铸造低合金钢870℃保温2小时，调质后的显微组织。

　　图6为zg25crnimo铸造低合金钢950℃保温2小时，一次正火900℃保温2小时二次正火，调质后的显微组织。

　　图7为zg25crnimo铸造低合金钢950℃保温2小时，一次正火900℃保温2小时900℃保温2小时二次正火，670℃退火保温6小时调质后的显微组织。

　　具体实施方式

　　下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

　　试验钢为zg25crnimo铸造低合金钢的附铸试块，标准符合gb/t3077-99的规定，化学成分如表1所示。将试验钢按照1、2、3号进行编号，分别进行以下试验。1号试样采用常规正火+调质，即首先将试验钢在880℃保温2小时正火预处理，然后再进行调质；2号试样先采用第1次950℃保温2小时高温正火，然后再进行第2次900℃保温2小时高温正火，最后再进行调质；3号试样采用第1次正火，950℃保温2小时，升温速度每小时200℃左右，保温2小时候后，出炉空冷；第2次正火，900℃保温2小时，升温速度每小时150℃左右，保温2小时候后，出炉风冷；最后670℃退火5-6小时，升温速度每小时200℃左右，保温6小时，炉冷至低于500℃后，出炉空冷；再进行870℃保温4小时，于18-23℃水中淬火，小于100℃出水空冷；最后590℃保温8h进行高温回火。试验钢热处理工艺参数如表2所示。

　　表1试验钢的化学成分（质量分数，%）

　　表2试验钢的热处理工艺参数

　　对热处理后的试验钢检测力学性能和检验金相显微组织：

　　试验钢的拉伸性能测试按照gb/t228.1-2010«金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法»在拉伸试验机css-88300）上进行，低温冲击任性试验按照gb/t229-2007«金属材料夏比摆锤冲击试验发放»在摆锤冲击试验机（jb-300b）上完成，其中缺口类型为v型,深度尺寸为2mm。试验钢的显微组织分析采用光学显微镜（wy-2000型倒置金相显微镜）进行观察。

　　实验结果：

　　1、对试验钢的来料取样观察显微组织，1、2、3号试样均从同一块来料取样，其显微组织如图1所示。其组织构成为：细晶粒铁素体及向晶内生长位向分布针状铁素体+晶内针状铁素体+珠光体。

　　2、预处理后显微组织

　　采用不同预处理工艺后，1号试验钢的显微组织如图2所示；2号试验钢的显微组织如图3所示；3号试验钢的显微组织如图4所示。

　　3、调质后显微组织

　　经过不同预处理工艺处理后的1、2、3号试验钢，最后都经过相同的热处理工艺-调质工艺，即870℃保温4小时，在20℃左右的水介质中淬火10分钟左右，试样表面温度低于50℃时，将试样拿出空冷，在590℃保温8小时进行回火处理，然后空冷。采用不同的预处理工艺，但采用相同的调质工艺，1、2、3号试验钢的显微组织如图5、图6、图7。

　　4、结果：通过调质后的金相组织分析可以看出，1号试样调质后的组织为索氏体+少量位向分布的针条状铁素体，晶粒度也比较粗大7级；2号试样调质后的组织为索氏体+极少量针条状铁素体，晶粒度8级；3号试样调质后的组织为均匀细小的索氏体+极少量先共析铁素体，晶粒度9级。

　　5、试验钢1、2、3号的力学性能试验结果如表3所示：

　　表3试验钢1、2、3号的力学性能试验结果

　　表4试验钢美国标准与制造商标准比较

　　通过表3和表4可以看出，样号3综合性能最佳，尤其低温冲击性能最优，很好的满足了制造商对低温性能的要求。

　　6、总结：

　　（1）zg25crnimo铸造低合金钢在常规正火（≤900℃）条件下，基体组织中位向针条状铁素体遗传组织依然存在，试验钢调质后的基体组织中这种遗传组织对综合性能影响较大，特别是对低温冲击的较大；

　　（2）zg25crnimo铸造低合金钢在一次高温正火（950℃）条件下，奥氏体再结晶，奥氏体成分均匀化，使遗传组织重新再结晶，位向针条状铁素体遗传组织被分解消除，但此时晶粒比较粗大；在二次高温正火（900℃）条件下，重新奥氏体化，使晶粒细化，试验钢调质后得到平衡状态的的组织，综合性能较好，有利于低温冲击的提高；