一种提高50CrVA调质钢韧性的低温处理方法

摘要

本发明公开了一种提高50CrVA调质钢韧性的低温处理方法，包括以下步骤：(1)将室温调质后的50CrVA调质钢工件置于可控温低温冷却设备中，工件间留有空隙；(2)可控温低温冷却设备中采用卡诺循环冷却介质制冷法，将钢工件以5℃/min冷却速率预冷至在‑50℃温度，保温；(3)预冷保温完成后，可控温低温冷却设备中的钢工件用相同冷却介质冷却降温至预定低温，保温；(4)低温下保温完成后，关闭可控温低温冷却设备致冷系统，使工件随可控温低温冷却设备自然升至室温，制得强化的50CrVA调质钢。本发明操作简便，成本低廉，无三废排放，钢的强度和塑性高，屈强比略有提高，冲击韧性高。

权利要求

1.一种提高50CrVA调质钢韧性的低温处理方法，其特征在于包括以下步骤：(1)将室温调质后的50CrVA调质钢工件置于可控温低温冷却设备中，工件间留有空隙，以保证不同钢件冷却速度基本一致；

(2)可控温低温冷却设备中充入冷却介质，将钢工件以5℃/min冷却速率预冷至在-50℃温度，保温时间为2-30分钟，保温时间视工件尺寸而定；

(3)预冷保温完成后，可控温低温冷却设备中的钢工件用相同冷却介质冷却降温至预定低温，保温；在步骤(3)中，所述的冷却介质为液氮预冷保温完成后，可控温低温冷却设备中的钢工件用相同冷却介质以10-15℃/min冷却速率降温至-196℃，保温时间为10-24小时；

(4)低温下保温完成后，关闭可控温低温冷却设备致冷系统，使工件随可控温低温冷却设备自然升至室温，制得50CrVA调质钢。

2.根据权利要求1所述的提高50CrVA调质钢韧性的低温处理方法，其特征在于：在步骤(1)中，50CrVA钢调质工艺：奥氏体化温度840～860℃，保温5～10min,等温温度330～350℃，保温20min，回火温度550～580℃，保温30min，得到50CrVA调质钢工件。

3.根据权利要求1所述的提高50CrVA调质钢韧性的低温处理方法，其特征在于：在步骤(2)中，所述的可控温低温冷却设备为箱式绝热容器。

4.根据权利要求1所述的提高50CrVA调质钢韧性的低温处理方法，其特征在于：在步骤(2)中，所述的可控温低温冷却设备降温方法为卡诺循环冷却介质制冷。

5.根据权利要求1至4任一项所述的提高50CrVA调质钢韧性的低温处理方法，其特征在于：在步骤(4)中，所述50CrVA调质钢包括按质量百分比的如下组分组成：Ni≤0.35％，

Cu≤0.25％，

V0.10-0.20％，

S≤0.025％，

P≤0.025％，

余量为Fe。

说明书

一种提高50CrVA调质钢韧性的低温处理方法

技术领域

[0001] 本发明属于热处理技术领域，尤其是涉及一种提高50CrVA调质钢韧性的低温处理方法。

背景技术

[0002] 《热处理技术》杂志2015年第6期“50CrVA弹簧钢的热处理及性能研究”一文介绍了一种改变调质处理工艺提高50CrVA弹簧钢性能的方法，其方法是将调质处理中淬火改为等温淬火，获得下贝氏体+马氏体+残余奥氏体混合组织，使50CrVA钢具有较高的塑韧性，同时强度和硬度性能降幅不大，得到各性能较好配合的50CrVA调质钢，不足之处是等温淬火工艺要求和设备要求复杂，且通过这种方法所得50CrVA调质钢性能提升不明显，对于50CrVA调质钢制造弹簧零件性能提升有限。

[0003] 目前，缺乏一种提高50CrVA调质钢强度和塑性的低温处理方法。

发明内容

[0004] 本发明的目的是针对上述问题，提供一种提高50CrVA调质钢强度和塑性的低温处理方法。

[0005] 为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：本发明的一种提 高50CrVA调质钢韧性的低温处理方法，包括以下步骤：

[0006] (1)将室温调质后的50CrVA调质钢工件按照十字交叉的方式有序堆叠在可控温低温冷却设备中，工件间留有空隙，以保证不同钢件冷却速度基本一致；

[0007] (2)可控温低温冷却设备中充入冷却介质，将钢工件以5℃/min冷却速率预冷至在-50℃温度，保温时间为2-30分钟，保温时间视工件尺寸而定；

[0008] (3)预冷保温完成后，可控温低温冷却设备中的钢工件用相同冷却介质以10-15℃/min冷却速率降温至-196℃，保温时间为10-24小时；

[0009] (4)低温下保温完成后，关闭可控温低温冷却设备致冷系统，使工件随可控温低温冷却设备自然升至室温，制得50CrVA调质钢。

[0010] 进一步地，在步骤(1)中，50CrVA钢调质工艺：奥氏体化温度840～860℃，保温5～10min,等温温度330～350℃，保温20min，回火温度550～580℃，保温30min，得到50CrVA调质钢工件。

[0011] 进一步地，在步骤(2)中，所述的可控温低温冷却设备为箱式绝热容器，容器箱体绝热效果好，保证工作稳定性。

[0012] 更进一步地，在步骤(2)中，所述的可控温低温冷却设备降温方法为卡诺循环冷却介质制冷。

[0013] 进一步地，在步骤(3)中，所述的冷却介质为液氮。

[0014] 进一步地，在步骤(4)中，所述50CrVA调质钢包括按质量百分比的如下组分组成：

[0015]

[0016] 有益效果：本发明操作简便，成本低廉，无三废排放，有利于对环境的保护，钢的强度和塑性高，屈强比略有提高，冲击韧性高。在50CrVA钢传统调质工艺上增加低温处理工序，在低温作用下，沿着原马氏体位向渗碳体继续析，原本50CrVA调质钢中回火屈氏体+回火马氏体混合组织向回火屈氏体转变，回火屈氏体含量增加，组织更加稳定。

附图说明

[0017] 图1为本发明不同温度低温处理前后50CrVA调质钢组织变化的电子照片；

[0018] 图2为本发明不同温度低温处理前后50CrVA调质钢抗拉强度、延伸率性和屈强比变化的图谱；

[0019] 图3为本发明不同温度低温处理前后50CrVA调质钢冲击韧性变化的图谱。

具体实施方式

[0020] 以下实施例仅处于说明性目的，而不是想要限制本发明的范围。

[0021] 实施例1

[0022] 本发明的一种提高50CrVA调质钢韧性的低温处理方法，包括以下步骤：

[0023] (1)将室温调质后的50CrVA调质钢工件按照十字交叉的方式有序堆叠在可控温低温冷却设备中，工件间留有空隙，以保证不同钢件冷却速度基本一致；50CrVA钢调质工艺：奥氏体化温度840～860℃，保温5～10min,等温温度330～350℃，保温20min，回火温度550～580℃，保温30min，得到50CrVA调质钢工件。

[0024] (2)可控温低温冷却设备中充入冷却介质，将钢工件以5℃/min冷却速率预冷至在-50℃温度，保温时间为30分钟，保温时间视工件尺寸而定；所述的可控温低温冷却设备为箱式绝热容器，容器箱体绝热效果好，保证工作稳定性。所述的可控温低温冷却设备降温方法为卡诺循环冷却介质制冷。

[0025] (3)预冷保温完成后，可控温低温冷却设备中的钢工件用相同冷却介质以10℃/min冷却速率降温至-196℃，保温时间为10小时；所述的冷却介质为液氮。

[0026] (4)低温下保温完成后，关闭可控温低温冷却设备致冷系统， 使工件随可控温低温冷却设备自然升至室温，制得50CrVA调质钢。

[0027] 所述50CrVA调质钢包括按质量百分比的如下组分组成：

[0028]

[0029] 如图1所示，回火马氏体量降低。其抗拉强度为1505MPa，延伸率为10.51％，屈强比为0.967，本发明在50CrVA钢传统调质工艺上增加低温处理工序，在低温作用下，沿着原马氏体位向渗碳体继续析，原本50CrVA调质钢中回火屈氏体+回火马氏体混合组织向回火屈氏体转变，回火屈氏体含量增加，组织更加稳定。

[0030] 如图2所示，强度、屈强比、塑形都有提高，组织的转变使得50CrVA调质钢的强度和塑性明显提高，屈强比略有提高。

[0031] 但图3显示此低温处理后的50CrVA调质钢韧性显著提高，经低温处理的50CrVA调质钢零件性能将进一步提高，达到32.55J。

[0032] 实施例2

[0033] 实施例2与实施例1的区别在于：

[0034] 本发明的一种提高50CrVA调质钢韧性的低温处理方法，包括以下步骤：

[0035] 在步骤(2)中，可控温低温冷却设备中充入冷却介质，将钢工件以5℃/min冷却速率预冷至在-50℃温度，保温时间为2分钟，保温时间视工件尺寸而定；所述的可控温低温冷却设备为箱式绝热容器，容器箱体绝热效果好，保证工作稳定性。所述的可控温低温冷却设备降温方法为卡诺循环冷却介质制冷。

[0036] 在步骤(3)中，预冷保温完成后，可控温低温冷却设备中的钢工件用相同冷却介质以15℃/min冷却速率降温至-196℃，保温时间为20小时。

[0037] 所述50CrVA调质钢包括按质量百分比的如下组分组成：

[0038]

[0039] 实施例3

[0040] 实施例3与实施例1的区别在于：本发明的一种提高50CrVA调质钢韧性的低温处理方法，包括以下步骤：

[0041] 在步骤(2)中，可控温低温冷却设备中充入冷却介质，将钢工件以5℃/min冷却速率预冷至在-50℃温度，保温时间为20分钟，保温时间视工件尺寸而定。

[0042] 在步骤(3)中，预冷保温完成后，可控温低温冷却设备中的钢工件用相同冷却介质以12℃/min冷却速率降温至-196℃，保温时间为24小时。

[0043] 所述50CrVA调质钢包括按质量百分比的如下组分组成：

[0044]

[0045] 对比例

[0046] 将50CrVA钢工件进行调质处理。调质后其抗拉强度为1467MPa， 延伸率为8.21％，屈强比为0.950，冲击韧性为11.49J。

[0047] 本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。