本發(fā)明涉及低合金鋼領域，具體是低合金鋼熱處理工藝。

　　背景技術：

　　低合金鋼是指合金元素總量小于5%的合金鋼。低合金鋼是相對于碳鋼而言的，是在碳鋼的基礎上，為了改善鋼的性能，而有意向鋼中加入一種或幾種合金元素。加入的合金量超過碳鋼正常生產方法所具有的一般含量時，稱這種鋼為合金鋼。當合金總量低于5%時稱為低合金鋼，普通合金鋼一般在3.5%以下，合金含量在5-10%之間稱為中合金鋼，大于10%的稱為高合金鋼。

　　目前，低合金鋼的熱處理方法，一般采用正火、淬火、回火三步驟工藝，但是制得的鑄件產品的屈服強度、拉伸強度等力學性能不高，均勻延伸率和總延伸率較低，不能滿足標準要求，采用此類熱處理方法制成的低合金鋼鑄件產品在實際使用過程中容易發(fā)生斷裂，大大縮減了使用壽命。

　　技術實現(xiàn)要素：

　　本發(fā)明的主要目的在于提供低合金鋼熱處理工藝，可以有效解決現(xiàn)有技術中低合金鋼的熱處理方法制得的鑄件產品的屈服強度、拉伸強度等力學性能不高，均勻延伸率和總延伸率較低，影響實際使用的問題。

　　為實現(xiàn)上述目的及其他相關目的，本發(fā)明采取的技術方案為：低合金鋼熱處理工藝，包括以下步驟：

　　步驟一、軋制坯料：將低合金鋼長坯加熱到1250℃使之均勻化，經粗軋、精軋后形成鋼板；

　　步驟二、熱軋水冷：將步驟一得到的鋼板直接水冷至室溫；

　　步驟三、臨界淬火：將步驟二得到的鋼板在760℃進行淬火與保溫，然后水冷至室溫；

　　步驟四、臨界回火：將步驟三得到的鋼板重新分別加熱至660℃和680℃進行回火與保溫，然后空冷至室溫，即完成兩組鋼料的熱處理。

　　優(yōu)選地，所述低合金鋼的成分如下：c含量為0.08wt.％、si含量為0.5wt.％、mn含量為2.0wt.％、ni含量為0.5wt.％、cu含量為0.9wt.％、mo含量為0.3wt.％、cr含量為0.5wt.％、v含量為0.085wt.％、nb含量為0.03wt.％、ti含量為0.0175wt.％。

　　優(yōu)選地，所述步驟一中的粗軋開始溫度為1100℃，經過3道次的軋制形成中間坯料，粗軋終止溫度為980℃。

　　優(yōu)選地，所述步驟一中的精軋開始溫度為900℃，經過3道次的軋制形成鋼板，精軋終止溫度為860℃。

　　優(yōu)選地，所述步驟三中對鋼板進行臨界淬火后的保溫時間為30min。

　　優(yōu)選地，所述步驟四中對鋼板進行臨界回火后的保溫時間為30min。

　　與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

　?。?）本發(fā)明中，低合金鋼經過熱軋水冷后，先是經過760℃的臨界淬火保溫處理，使得逆相變奧氏體含量增多，得到臨界鐵素體和馬氏體的雙相組織，馬氏體體積含量較高，然后分別經過660℃和680℃臨界回火處理后，殘余奧氏體含量顯著増加，此時臨界鐵素體和馬氏體的邊界變得模糊，在基體中彌散分布著細小的析出物，相對于傳統(tǒng)的淬火回火工藝，能使低合金鋼在保持強度水平的前提下明顯提高塑韌性；

　?。?）本發(fā)明中，兩組低合金鋼經過熱軋水冷、臨界淬火及臨界回火熱處理工藝后，其屈服強度均達到了700mpa以上，均勻延伸率分別達到9.6％和11.2％，總延伸率分別達到23.8％和25.1％，-40℃夏比沖擊功分別達到107和121j。與熱軋態(tài)的鋼板相比，均勻延伸率提高了約50％，-40℃夏比沖擊功提高了約200％，綜合力學性能相比傳統(tǒng)熱處理工藝顯著提高，在保證了高強度的同時，還獲得了高塑性和高韌性的優(yōu)異力學性能，保證了低合金鋼鑄件產品的使用壽命。

　　附圖說明

　　下面結合附圖與具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。

　　圖1為本發(fā)明中經不同熱處理階段后的sem照片；

　　圖2為本發(fā)明中經不同熱處理階段后的ebsd照片。

　　具體實施方式

　　為使本發(fā)明實現(xiàn)的技術手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體實施方式，進一步闡述本發(fā)明。

　　本發(fā)明提供低合金鋼熱處理工藝，包括以下步驟：

　　步驟一、軋制坯料：將低合金鋼長坯加熱到1250℃使之均勻化，經粗軋、精軋后形成鋼板。

　　其中，低合金鋼長坯的厚度為80㎜，粗軋開始溫度為1100℃，經過3道次的軋制形成40㎜厚的中間坯料，粗軋終止溫度為980℃；精軋開始溫度為900℃，經過3道次的軋制形成16㎜厚的鋼板，精軋終止溫度為860℃。

　　步驟二、熱軋水冷：將步驟一得到的鋼板直接水冷至室溫。

　　步驟三、臨界淬火：將步驟二得到的鋼板在760℃進行淬火與保溫，然后30min水冷至室溫；其中，對鋼板進行臨界淬火后的保溫時間為30min。

　　步驟四、臨界回火：將步驟三得到的鋼板重新分別加熱至660℃和680℃進行回火與保溫，其中，對鋼板進行臨界回火后的保溫時間為30min，然后空冷至室溫，即完成兩組鋼料的熱處理。

　　由于本實施例中的低合金鋼ac1為688℃，經過步驟三中的臨界熱處理后，由于合金元素在第一步逆相變奧氏體中富集從而會導致步驟四熱處理時所對應的ac1下降，所以本實施例中660℃和680℃熱處理實際上也可能進入了兩相區(qū)，因此步驟四被稱之為臨界回火。

　　本實施例中，低合金鋼的成分如下：c含量為0.08wt.％、si含量為0.5wt.％、mn含量為2.0wt.％、ni含量為0.5wt.％、cu含量為0.9wt.％、mo含量為0.3wt.％、cr含量為0.5wt.％、v含量為0.085wt.％、nb含量為0.03wt.％、ti含量為0.0175wt.％。

　　將熱處理后的鋼板取樣直徑為10㎜的棒拉伸試樣，室溫下在萬能拉伸試驗機上按照gb/t228-2002進行拉伸力學性能測定，應變速率為1×10-3s-1，均勻延伸率用50㎜長的引伸計測定。

　　經過不同階段處理后的拉伸和沖擊性能匯總于下表：

　　由上表可知，熱軋水冷后的鋼板具有高的屈服強度（945mpa）和超高的抗拉強度（1201mpa），低的屈強比（0.79），但是塑性很低，均勻延伸率和總延伸率分別為3.1％和13.8％，且低溫沖擊韌性差，-40℃夏比沖擊功僅為34j；鋼板經過驗鋼經過760℃臨界淬火后，屈服強度急劇下降了276mpa，僅為669mpa，拉伸強度仍為較高的994mpa，因此屈強比進一步降低，僅為0.67，其塑性略有提升但改善并不明顯，均勻延伸率僅5％左右，總延伸率僅17％左右，-40℃低溫沖擊韌性仍然較低，夏比沖擊功僅為43j；鋼板760℃臨界淬火后經過660℃和680℃臨界回火后，屈服強度分別提高了78和60mpa，均達到了700mpa以上，抗拉強度均下降約200mpa，分別為805和795mpa，屈強比分別提升至0.93和0.92，但是，其塑性和低溫沖擊韌性顯著提高，均勻延伸率分別達到9.6％和11.2％，總延伸率分別達到23.8％和25.1％，-40℃夏比沖擊功分別達到107和121j。與熱軋態(tài)的鋼板相比，均勻延伸率提高了約50％，-40℃夏比沖擊功提高了約200％。

　　采用sem對熱軋水冷以及不同階段熱處理后的鋼板進行表征，所得顯微組織照片如圖1所示，圖1-a為實驗鋼經熱軋水冷后得到的細小的板條組織，可看出板條組織包含板條馬氏體和板條貝氏體組織，貝氏體含量較少，板條較馬氏體粗大，且在板條內部可明顯觀察到細小的碳化物析出相；實驗鋼經過760℃臨界等溫并淬火后，圖1-b中的顯微組織為典型的臨界鐵素體和馬氏體的雙相組織，馬氏體體積含量較高；實驗鋼經760℃臨界淬火及660℃和680℃臨界回火后的顯微組織分別如圖1-c和圖1-d所示，可以看出，實驗鋼經過步驟四的臨界回火處理后，顯微組織為回火組織，此時臨界鐵素體和馬氏體的邊界變得模糊，在基體中彌散分布著細小的析出物。

　　由于殘余奧氏體不能在sem顯微組織中清晰地表征出來，進一步對試驗鋼經不同階段熱處理后殘余奧氏體的形貌、大小和分布進行了ebsd表征，如圖2所示。由圖2-a可以看出，實驗鋼經過760℃臨界淬火后，這種低bc（bandcontrast）值的馬氏體組織含量較高，主要分布在原奧氏體晶界和板條之間，奧氏體晶界的馬氏體組織呈粒狀，板條之間的馬氏體呈條狀，深色的馬氏體與亮色的鐵素體相間分布，僅在馬氏體與鐵素體界面間可以觀察到極少量的殘余奧氏體相。這表明760℃臨界淬火形成的逆相變奧氏體含量較多，合金含呈富集程度較低，大部分奧氏體在后續(xù)的水冷過程中轉變成了馬氏體組織，只有極少數(shù)界面上的奧氏體由于局部的c、mn等富集程度相對較高而穩(wěn)定至室溫，形成殘余奧氏體。如圖2-b所示，實驗鋼經660℃臨界回火后，在原奧氏體晶界處可觀察到少量的殘余奧氏體組織，主要呈細小的顆粒狀，隨著臨界回火溫度的升高，經680℃臨界回火后，實驗鋼中的殘余奧氏體含量顯著増加，殘余奧氏體彌散分布在原奧氏體晶界和板條基體組織之間，分別呈細小的顆粒狀和薄膜狀，如圖2-c所示。

　　綜上，本發(fā)明中，低合金鋼經過熱軋水冷后，先是經過760℃的臨界淬火保溫處理，使得逆相變奧氏體含量增多，得到臨界鐵素體和馬氏體的雙相組織，馬氏體體積含量較高，然后分別經過660℃和680℃臨界回火處理后，殘余奧氏體含量顯著増加，此時臨界鐵素體和馬氏體的邊界變得模糊，在基體中彌散分布著細小的析出物，相對于傳統(tǒng)的淬火回火工藝，能使低合金鋼在保持強度水平的前提下明顯提高塑韌性；同時，兩組低合金鋼經過熱軋水冷、臨界淬火及臨界回火熱處理工藝后，其屈服強度均達到了700mpa以上，均勻延伸率分別達到9.6％和11.2％，總延伸率分別達到23.8％和25.1％，-40℃夏比沖擊功分別達到107和121j。與熱軋態(tài)的鋼板相比，均勻延伸率提高了約50％，-40℃夏比沖擊功提高了約200％，綜合力學性能相比傳統(tǒng)熱處理工藝顯著提高，在保證了高強度的同時，還獲得了高塑性和高韌性的優(yōu)異力學性能，保證了低合金鋼鑄件產品的使用壽命。