細化晶粒的熱處理方法主要是對方矩管鋼材進行快速加熱和冷卻，以達到抑制晶核長大的一種熱處理工藝。主要方法包括循環(huán)加熱淬火細化和形變熱處理細化技術(shù)兩種。
（一）形變熱處理
形變熱處理也是細化晶粒的一種有效熱處理方式，根據(jù)變形溫度的不同可分為高溫形變熱處理和低溫形變熱處理：
高溫形變熱處理是將方矩管鋼材加熱到稍高于AC3溫度后保持一段時間達到完全奧氏體化，然后在該溫度下以較大的變形量使奧氏體發(fā)生強烈變形，并保溫一段時間使奧氏體進行起始再結(jié)晶，可通過控制高溫形變參數(shù)以獲得所需的形變后相變前的奧氏體組織，并在形變奧氏體晶粒尚未開始長大前淬火和回火，從而獲得細小的馬氏體組織。
低溫形變熱處理是將淬火后的方矩管鋼材加熱到相變點以下溫度時進行大壓下量變形，然后加熱到AC3以上溫度進行短時間保溫，奧氏體化后迅速淬火和回火。研究表明，對低、中碳鋼，將回火馬氏體經(jīng)80%壓縮變形后再奧氏體化，可得到尺寸為0.91μm的奧氏體晶粒，淬火后可獲得非常細小的馬氏體組織。
（二）循環(huán)加熱淬火
循環(huán)加熱淬火細化技術(shù)是指選擇快速加熱能夠形成奧氏體的最低溫度和最短保溫時間進行反復(fù)加熱淬火來細化晶粒的方法。具體工藝是將方矩管鋼材由室溫加熱至稍高于AC3的溫度，在此溫度下短時間保溫進行奧氏體化，然后快速淬火冷卻至室溫，再重復(fù)此過程。由于再結(jié)晶奧氏體晶粒細化作用以及快速加熱情況下鐵素體晶粒有轉(zhuǎn)變?yōu)槎鄠�奧氏體晶粒的傾向，使晶粒顯著細化，而且每循環(huán)1次，奧氏體晶粒就得到一定程度的細化，從而獲得細小的奧氏體晶粒組織。
研究表明，當循環(huán)淬火2-3次可以使奧氏體晶粒細化到12級以上，一般循環(huán)3-4次地細化效果最佳，當循環(huán)6-7次，其細化程度最大。循環(huán)加熱淬火細化晶粒技術(shù)的關(guān)鍵在于加熱和冷卻速度，要求加熱和冷卻速度快。如果不能實現(xiàn)急熱和急冷時，不能明顯細化晶粒，晶粒只能達到10μm，而且生產(chǎn)周期較長，操作不方便，在方矩管實際工藝生產(chǎn)受限制較多。
兩種主要方法中，循環(huán)加熱淬火周期過長，應(yīng)用難度高于形變熱處理。要達到同樣程度的細晶尺寸而言，形變熱處理顯得更容易些，因此也顯得更為主要。而其他的細化晶粒的熱處理方法還包括多次快速加熱冷卻、循環(huán)加熱正火等，但相對次要。 |
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