新材料及其应用

本发明公开了一种20Cr2Ni4A钢循环淬火细晶工艺，包括加热、循环淬火、回火及冷却步骤，循环淬火步骤为：将保温结束的20Cr2Ni4A钢快速冷却到‑50℃～250℃，然后快速加热到850℃～950℃，再快速冷却到‑50℃～250℃，重复上述操作3～5次。本发明通过循环淬火工艺能极大地细化20Cr2Ni4A钢平均晶粒尺寸，得到疲劳寿命长、综合力学性能良好的20Cr2Ni4A钢。

20Cr2Ni4A钢具有强度高、韧性和淬透性好、表面硬化耐磨性高、渗碳淬火后韧性好等特点，广泛应用于大型机械设备重载齿轮的设计制造中。然而现有的制备工艺获得齿轮钢晶粒尺寸较大，这限制了进一步提高其疲劳寿命和力学性能。

晶粒细化是一种能够极大改善20Cr2Ni4A钢综合力学性能的方法。然而，目前常用的材料组织细化方法主要为剧烈塑性变形技术，如等通道转角挤压、累积叠轧、多向锻造和高压扭转等，该技术对20Cr2Ni4A钢具有如下局限：(1)设备要求高；(2)工艺复杂；(3)大规模生产应用困难；(4)供货态目标实现困难。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、通过优化循环热处理工艺，使20Cr2Ni4A钢在热处理过程中进行循环再结晶，破坏新相与母相的映射关系，细化马氏体板条，使奥氏体在新生成的板条马氏体界面形核，进而不断细化奥氏体晶粒尺寸，最终使20Cr2Ni4A钢的晶粒尺寸不断细化，得到综合力学性能良好的20Cr2Ni4A钢。

2、本发明细晶工艺简单，免去很多设备依赖，能够大规模工业化应用。

3、本发明充分考虑了不同厚度的20Cr2Ni4A钢在加热过程中完全奥氏体化及避免奥氏体晶粒长大的因素，及后续冷却过程中完全马氏体相变的因素，提出了循环淬火细晶工艺关键的工艺参数，保温时间与试样厚度的映射关系，从而进一步提高20Cr2Ni4A钢的综合力学性能。