一种降低碳钢石墨化的工艺方法

1.本专利涉及碳钢处理技术领域,，特别是涉及一种降低碳钢石墨化的工艺方法。

背景技术：

2.在实际生产中，碳钢显微组织中的碳元素一般是不会以石墨的形态出现的，而是以珠光体或渗碳体(fe3c)状态存在，但是在一定条件下(如铸态或锻造后)可能会分解出现石墨的形态，这种现象也称为石墨化，在高碳钢中比较明显。石墨化的碳钢脆性很大，断口呈灰黑，故称“黑脆”，造成材料失效。为了在获得良好的性能，应该避免石墨化现象的出现。目前消除产品碳钢石墨化工艺还鲜有报道。专利申请202010623648.x公开了一种板材抗石墨化制备方法以适应电解环境，但其工艺方法较复杂，且板材需微量合金元素辅助才能达到抗石墨化目的，无法解决普通中、高碳钢发生石墨化后的处理问题。

技术实现要素：

3.本发明目的在于提供一种降低碳钢石墨化的工艺方法，选用适当控轧控冷工艺参数，降低碳钢的石墨化组织，获得成分均匀化的正常组织，使其可以在正常的工况条件下使用。
4.为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
5.一种降低碳钢石墨化的工艺方法，包括以下步骤：
6.将碳钢加热到1000
±
10℃(误差值)奥氏体化，然后进行控轧控冷工艺，降低碳钢已有石墨化的程度。
7.根据权利要求1所述降低碳钢石墨化的工艺方法，所述加热保温时间：t＝cb
8.式中：t—时间h；b—坯厚cm；c—钢种系数，碳素钢取0.1-0.15。
9.根据权利要求1所述降低碳钢石墨化的工艺方法，所述控轧控冷工艺轧制工艺为：在以下温度轧制：750℃～900℃；轧制碳钢厚度压下率55％～60％。
10.前述降低碳钢石墨化的工艺方法，所述轧制温度为850℃。
11.前述降低碳钢石墨化的工艺方法，所述控轧控冷工艺冷却工艺为：碳钢轧制后取出，放入水中冷却至室温。
12.前述降低碳钢石墨化的工艺方法，所述控轧控冷工艺冷却工艺为：碳钢轧制后取出，在空气中冷却至室温。
13.本发明工艺方法可用于石墨化的各类中、高碳钢，在t12钢石墨含量1％～5％范围消除石墨化效果良好，尤其2.5％左右常见石墨含量的碳钢。
14.与现有技术相比，本发明的有益之处在于：
15.本发明提供了一种降低碳钢石墨化的工艺方法，选用适当控轧控冷工艺参数，降低t12钢(高碳钢)的石墨化组织，获得成分均匀化的正常组织，使其消除“黑脆”。现有技术致力于提高碳钢的石墨化率，使其易切削钢、具有良好成型性能。本发明通过控轧控冷工艺，在高碳钢奥氏体未再结晶区轧制，加上较大的道次变形量，增加变形奥氏体晶粒内的变
形带。这样，碳化物不仅在奥氏体晶界上，同时也在晶粒内的变形带部位析出，因而变得弥散，形成细片状珠光体或退火珠光体(也称变态珠光体)，组织得到进一步改善，降低碳的扩散距离，使碳不聚集形成石墨，因此碳存在形态正与石墨化后的碳存在状态相反。高碳钢石墨化后，会发生气涨现象，制品易产生裂纹，目前通常在钢材中加入铬、钛、铌等合金元素阻止石墨化，价格昂贵，而本发明提供的工艺方法不需要加入上述合金元素，即可消除中、高碳钢中已形成的石墨；本发明工艺方法操作简单，处理温度低，应用成本低，可处理有石墨化问题的普通中、高碳钢材。
附图说明
16.附图1是t12a钢锻造后未采用本发明降低石墨化工艺方法处理、经抛光的显微组织(100倍)，石墨含量2.48％；
17.附图2是锻造态的t12a钢采用本发明降低石墨化工艺方法处理后的显微组织(200倍)，其中(a)为水冷却；(b)为空气冷却；
18.附图3是锻造态的t12a钢采用本发明降低石墨化工艺方法900℃下轧制后的显微组织(200倍)，其中(a)为水冷却；(b)为空气冷却；
19.附图4是锻造态的t12a钢采用本发明降低石墨化工艺方法800℃下轧制后的显微组织(200倍)，其中(a)为水冷却；(b)为空气冷却；
20.附图5是锻造态的t12a钢采用本发明降低石墨化工艺方法750℃下轧制后的显微组织(200倍)，其中(a)为水冷却；(b)为空气冷却；
21.附图6是锻造态的t12a钢采用本发明工艺方法降低t12a钢石墨化：不同温度轧制配合后不同冷却方法所得石墨含量。
具体实施方式
22.实施例1一种降低碳钢石墨化的工艺方法：
23.t12钢石墨含量2.48％，锻造态样品厚度10mm，经1000℃奥氏体化，保温0.12h，在850℃下轧制到4
±
0.5mm厚；然后放入水中冷却至室温，所得钢材石墨含量为0.2％。
24.实施例2一种降低碳钢石墨化的工艺方法：
25.t12钢石墨含量2.48％，锻造态样品厚度10mm，经1000℃奥氏体化，保温0.12h，在850℃下轧制到4
±
0.5mm厚；然后空气中冷却至室温，所得钢材石墨含量为0.85％。
26.实施例3一种降低碳钢石墨化的工艺方法：
27.t12钢石墨含量2.48％，锻造态样品厚度10mm，经1000℃奥氏体化，保温0.12h，在750℃下轧制到4.3
±
0.5mm厚；然后放入水中冷却至室温，所得钢材石墨含量为0.3％。
28.实施例4一种降低碳钢石墨化的工艺方法：
29.t12钢石墨含量2.48％，锻造态样品厚度10mm，经1000℃奥氏体化，保温0.12h，在750℃下轧制到4.3
±
0.5mm厚；然后空气中冷却至室温，所得钢材石墨含量为0.97％。
30.实施例5一种降低碳钢石墨化的工艺方法：
31.t12钢石墨含量2.48％，锻造态样品厚度10mm，经1000℃奥氏体化，保温0.12h，在800℃下轧制到4
±
0.5mm厚；然后放入水中冷却至室温，所得钢材石墨含量为0.55％。
32.实施例6一种降低碳钢石墨化的工艺方法：
33.t12钢石墨含量2.48％，锻造态样品厚度10mm，经1000℃奥氏体化，保温0.12h，在800℃下轧制到4
±
0.5mm厚；然后空气中冷却至室温，所得钢材石墨含量为0.79％。
34.实施例7一种降低碳钢石墨化的工艺方法：
35.t12钢石墨含量2.48％，锻造态样品厚度10mm，经1000℃奥氏体化，保温0.12h，在900℃下轧制4.5
±
0.5mm厚；然后放入水中冷却至室温，所得钢材石墨含量为0.58％。
36.实施例8一种降低碳钢石墨化的工艺方法：
37.t12钢石墨含量2.48％，锻造态样品厚度10mm，经1000℃奥氏体化，保温0.12h，在900℃下轧制到4.5
±
0.5mm厚；然后空气中冷却至室温，所得钢材石墨含量为0.91％。
38.实施例9一种降低碳钢石墨化的工艺方法：
39.t12钢石墨含量1.03％，锻造态样品厚度10mm，经1000℃奥氏体化，保温0.12h，在850℃下轧制4
±
0.5mm厚；然后放入水中冷却至室温，所得钢材石墨含量为0.06％。
40.实施例10一种降低碳钢石墨化的工艺方法：
41.t12钢石墨含量1.03％，锻造态样品厚度10mm，经1000℃奥氏体化，保温0.12h，在850℃下轧制到4
±
0.5mm厚；然后空气中冷却至室温，所得钢材石墨含量为0.10％。
42.实施例11一种降低碳钢石墨化的工艺方法：
43.t12钢石墨含量4.36％，锻造态样品厚度10mm，经1000℃奥氏体化，保温0.12h，在850℃下轧制4.7
±
0.5mm厚；然后放入水中冷却至室温，所得钢材石墨含量为0.45％。
44.实施例12一种降低碳钢石墨化的工艺方法：
45.t12钢石墨含量4.36％，锻造态样品厚度10mm，经1000℃奥氏体化，保温0.12h，在850℃下轧制到4.7
±
0.5mm厚；然后空气中冷却至室温，所得钢材石墨含量为0.90％。
46.实施例13一种降低碳钢石墨化的工艺方法：
47.t12钢石墨含量3.77％，锻造态样品厚度10mm，经1000℃奥氏体化，保温0.12h，在750℃下轧制4
±
0.5mm厚；然后放入水中冷却至室温，所得钢材石墨含量为0.50％。
48.实施例14一种降低碳钢石墨化的工艺方法：
49.t12钢石墨含量3.77％，锻造态样品厚度10mm，经1000℃奥氏体化，保温0.12h，在750℃下轧制到4
±
0.5mm厚；然后空气中冷却至室温，所得钢材石墨含量为0.99％。

技术特征：

1.一种降低碳钢石墨化的工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：将碳钢加热到1000℃奥氏体化保温，然后进行控轧控冷工艺，降低碳钢已有石墨化的程度。2.根据权利要求1所述降低碳钢石墨化的工艺方法，其特征在于：所述加热保温时间：t＝cb式中：t—时间h；b—坯厚cm；c—钢种系数，碳素钢取0.1-0.15。3.根据权利要求1所述降低碳钢石墨化的工艺方法，其特征在于：所述控轧控冷工艺轧制工艺为：在以下温度轧制：750℃～900℃；轧制碳钢厚度压下率55％～60％。4.根据权利要求3所述降低碳钢石墨化的工艺方法，其特征在于：所述轧制温度为850℃。5.根据权利要求1所述降低碳钢石墨化的工艺方法，其特征在于：所述控轧控冷工艺冷却工艺为：碳钢轧制后取出，放入水中冷却至室温。6.根据权利要求1所述降低碳钢石墨化的工艺方法，其特征在于：所述控轧控冷工艺冷却工艺为：碳钢轧制后取出，在空气中冷却至室温。

技术总结

本发明提供了一种降低碳钢石墨化的工艺方法，包括以下步骤：将碳钢加热到1000℃奥氏体化保温，然后进行控轧控冷工艺，降低碳钢已有石墨化的程度。本发明通过控轧控冷工艺，在高碳钢奥氏体未再结晶区轧制，增加变形奥氏体晶粒内的变形带，形成细片状珠光体或退火珠光体，降低碳的扩散距离而使碳不聚集形成石墨。高碳钢石墨化后，会发生气涨现象，制品易产生裂纹，目前通常在钢材中加入铬、钛、铌等合金元素阻止石墨化，价格昂贵，而本发明提供的工艺方法不需要加入上述合金元素，即可消除中、高碳钢中已形成的石墨；本发明工艺方法操作简单，处理温度低，应用成本低，可处理有石墨化问题的普通中、高碳钢材。高碳钢材。高碳钢材。