船用鑄件的熱處理方法！目前，在船用鑄鋼件的生產(chǎn)中，最大碳素鋼船用鑄件單重達180t，最大熱處理爐膛 尺寸為13mXllmX5.5m。針對不同船廠和船級社的高標(biāo)準(zhǔn)性能要求，在傳統(tǒng)技術(shù)中均采用 正火加回火的方式進行熱處理，但對高強度(抗拉強度達到480Mpa以上)和高沖擊韌性 (0°C 27J，甚至有用戶要求達到0°C 55J以上)的要求，達標(biāo)難度較大，且性能也不夠穩(wěn)定。傳統(tǒng)熱處理工藝如圖2所示。這種熱處理工藝，不適用于大型鑄件，尤其是船用碳 錳鋼鑄鋼件，究其原因，不外乎如下三條(1)由于大型鑄件壁厚較厚，需要長時間保溫，會 導(dǎo)致晶粒長大;(2)由于正火冷卻速度不足，容易出現(xiàn)晶粒原始位向的保留顯現(xiàn)。從而導(dǎo)致 機械性能的不穩(wěn)定，容易出現(xiàn)性能不合格現(xiàn)象，尤其是沖擊功不合格;(3)當(dāng)需要480W級別 的產(chǎn)品又要保證低碳的化學(xué)成分時，傳統(tǒng)工藝需要進行長時間的回火處理，這種情況下更 容易出現(xiàn)強度降低從而達不到標(biāo)準(zhǔn)要求。在使用傳統(tǒng)工藝時，在滿足高強度要求下，其沖擊 韌性成功率只達到30%。因此，采用合適的熱處理工藝，使碳錳鋼鑄件既能滿足高強度，又能滿足高的沖擊 韌性，特別是低溫沖擊韌性是整個行業(yè)在船用鑄鋼件制造上的一個瓶頸。研發(fā)一種新型船 用碳錳鋼鑄件的熱處理工藝，突破使用大型熱處理爐、處理大批量、大噸位的船用碳錳鋼鑄 件制造的熱處理瓶頸，是行業(yè)內(nèi)急需解決的關(guān)鍵問題之一。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于研發(fā)一種熱處理新工藝，旨在解決大型熱處理爐處理大壁厚碳 素鋼鑄件時出現(xiàn)的性能不穩(wěn)定的問題，使熱處理后的大型船用鑄鋼件既滿足高強度，又滿 足高的沖擊韌性，特別是低溫沖擊韌性方面的性能要求。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是這樣實現(xiàn)的一種船用碳錳鋼鑄件熱處理工藝，其特征在于包括下述步驟(1. 1)將含有 C 彡 0. 23 %、Si 彡 0. 60 %、MnO. 7 1. 60 % 以及 Cu 彡 0. 30 %、 Ni彡0. 40%,Mo彡0. 15%的船用碳錳鋼鑄件裝入13mX llmX5m的大型熱處理爐中進行第 一次正火處理，以彡750C /h的升溫速度加熱到920°C 士20°C，保溫8 36小時，使鑄件的 組織完全奧氏體化，然后出爐風(fēng)冷，一小時內(nèi)冷卻到700°C以下;(1. 2)旋即將步驟(1. 1)所述的鑄件進行第二次正火處理，仍以彡750C /h的升溫 速度加熱到830°C 士20°C，保溫8 16小時，并隨爐自然冷卻到600°C之下，以獲得索氏體 組織，然后出爐。所述的第一次正火處理時的保溫時間按照所述鑄件最大厚度25mm/h計算。所述的第二次正火處理時的保溫時間按照所述鑄件最大厚度50mm/h計算。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明的優(yōu)點主要表現(xiàn)在

1、本發(fā)明適用范圍廣，可以覆蓋大部份碳錳鋼的大壁厚鑄件，利于大型熱處理爐 的配爐，能提高設(shè)備的利用率和生產(chǎn)效率。2、本發(fā)明能在保證高強度的同時，滿足現(xiàn)有船規(guī)對于不同溫度的沖擊韌性的要 求。3、能節(jié)約大量的熱處理時間，并降低熱處理成本(1)在第一次正火后，冷卻到700°C就可以進行第二次正火，由700°C再加熱到 830°C的溫差為130°C，小于傳統(tǒng)工藝的由200°C到600°C的400°C溫差，在升溫速度大體相 同的情況下能節(jié)約大量的升溫時間。(2)第二次正火保溫時間按照壁厚50mm/h進行計算，而傳統(tǒng)工藝的回火保溫時間 為按照壁厚25mm/h進行計算，能節(jié)約將近50%的保溫時間。(3)第二次正火后的冷卻，為爐中降到600 V就可以出爐，約4小時，而傳統(tǒng)工藝回 火后的爐冷時間為10小時，能節(jié)約6小時。4、本發(fā)明的工藝相當(dāng)穩(wěn)定，有利于大批量生產(chǎn)，成功率非常高，減少了重復(fù)熱處理 所產(chǎn)生的成本，也減少了船級社高昂的船檢費用。

具體實施例方式如圖1所示的一種船用碳錳鋼鑄件的熱處理工藝，其特征在于包括下述步驟首先將含有C 彡 0. 23 %、Si 彡 0. 60 %、MnO. 7 1. 60 % 以及 Cu 彡 0. 30 %、 Ni彡0. 40%, Mo彡0. 15%的船用碳錳鋼鑄件裝入13mXllmX5m的大型熱處理爐中進行 第一次正火處理，以不高于75°C /h升溫速度加熱到920°C 士20°C，保溫8 36小時，保溫 時間按照鑄件最大壁厚25mm/h計算，以使組織完全奧氏體化，完成第1次正火，然后第一次 正火出爐吹風(fēng)冷卻，在一小時內(nèi)降低到700°C以下時，再以不高于75°C /h升溫速度加熱到 8300C 士20°C，保溫8 16小時，保溫時間按照鑄件最大壁厚50mm/h計算，再在爐中自然冷 卻到600°C以下，即可出爐，放到室內(nèi)冷卻到常溫，完成熱處理過程。大型船用鑄鋼件冒口直徑大多在600mm以上，最大冒口直徑達2. 9m。壁厚大的碳 素鋼鑄件鑄態(tài)組織偏析嚴(yán)重，柱狀晶組織粗大。大型熱處理爐的爐膛尺寸13mX IlmX 5. 5m, 處理如此大的鑄件其升溫速度不能高于75。C /h，如果升溫過快，由溫度差異引起的應(yīng)力會 擴大鑄件中存在的缺陷，特別會擴大裂紋。第一次正火，需要在920°C保溫足夠的時間，以使組織完全奧氏體化，消除鑄態(tài)樹 枝狀粗晶，使合金成分均勻化，是保證機械性能的前提條件。第一次正火冷卻溫度降低到700°C時第一次正火的目的已經(jīng)達到，需要立即做第 二次正火。這樣做的目的是為進一步細化晶粒同時可以節(jié)約大量能源。因為在整個熱處理 過程中能源消耗最大的階段為升溫階段，這種工藝采用高起點溫度升溫，從而節(jié)約了大量 的能源。第二次正火可以將晶粒進一步細化，可以將材料的組織處理成索氏體狀態(tài)。

4\新工藝在保證高強度要求的同時，滿足了對0°C、-IO0C, -20°C的各項沖擊性能的 要求，工藝穩(wěn)定，成功率達98%。

權(quán)利要求

一種船用碳錳鋼鑄件熱處理工藝，特征在于包括下述步驟(1.1)將含有C≤0.23%、Si≤0.60%、Mn0.7～1.60%以及Cu≤0.30%、Ni≤0.40%、Mo≤0.15%的船用碳錳鋼鑄件裝入13m×11m×5m的大型熱處理爐中進行第一次正火處理，以≤75℃/h的升溫速度加熱到920℃±20℃，保溫8～36小時，使鑄件的組織完全奧氏體化，然后出爐風(fēng)冷，一小時內(nèi)冷卻到700℃以下;(1.2)旋即將步驟(1.1)所述的鑄件進行第二次正火處理，仍以≤75℃/h的升溫速度加熱到830℃±20℃，保溫8～16小時，并隨爐自然冷卻到600℃之下，以獲得索氏體組織，然后出爐空冷至常溫。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船用碳錳鋼鑄件熱處理工藝，其特征在于所述的第一次正火 處理時的保溫時間按照所述鑄件最大厚度25mm/h計算。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的船用碳錳鋼鑄件熱處理工藝，其特征在于所述的第二次正火 處理時的保溫時間按照所述鑄件最大厚度50mm/h計算。