CN103555904B - 能提高ASTM508Gr2钢低温冲击功的热处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种能提高ASTM508Gr2钢低温冲击功的热处理工艺,采用正火+淬火+回火的热处理方式处理,先加热到640~660℃保温,再升温到880℃~920℃保温,采用鼓风冷却。加热到640~660℃保温,再升温到870℃~900℃保温,温度速降至780℃~820℃之间,保温1~3小时后出炉淬火,淬火介质为水。先加热300~350℃并保温,再升温至670~690℃保温,采用20#机械油冷却。本发明正火能使合金元素充分固溶和均匀化,进一步细化晶粒;淬火使钢充分奥氏体化,析出微量细小弥散的碳化物。回火减少碳化物沿晶析出,改善钢的韧性。采用本发明处理的ASTM508Gr2钢力学性能可达到AKV(-40℃)平均值79J~171J,单个值最低值57J~167J,能满足海工产品技术要求的锻件,且生产过程操控性强。
Description
技术领域
本发明涉及低合金高强度用钢板生产技术领域,主要涉及一种能提高ASTM508Gr2钢低温冲击功的热处理工艺。
背景技术
ASTM A508标准要求AKV(4.4℃)平均值≥41J,单个值≥34J,该材料广泛应用于核反应堆压力容器锻件。由于其具有较好的强韧性,逐步推广到海洋工程装备用锻件。而海洋工程装备用锻件考虑到极端严寒天气,使用环境恶劣,因此要求冲击试验温度由4.4℃降低到-40℃,具体要求为:AKV(-40℃)平均值≥41J,单个值≥34J。采用常规的调质处理方法很难满足其低温冲击韧性,必须采用提高低温冲击韧性热处理工艺的成分配比、热处理方式及温度,使锻件各项性能满足技术要求。
发明内容
本发明旨在降低原型钢种制造成本,并针对上述背景技术的现状,提供一种具有细小的奥氏体组织,有良好耐腐蚀性和良好的韧性,可满足海洋工程装备产品使用的能提高ASTM A508Gr.2钢低温冲击功的热处理工艺。
本发明目的的实现方式为,能提高ASTM508Gr.2钢低温冲击功的热处理工艺,热处理锻件的化学成分(%,wt,熔炼分析)如下:C:0.12%~0.16%,Si:0.21%~0.25%,Mn:0.71%~0.85%,P≤0.010%,S≤0.010%,Cr:0.35%~0.42%,Ni:0.84%~0.93%,Mo:0.56%~0.62%,V:0.03%~0.04%,Cu≤0.20%;
锻件热处理采用正火+淬火+回火的热处理方式,
正火:首先加热到640℃~660℃保温2小时,再升温到880℃-920℃均温后保温,保温时间按1.0h/100mm计算,冷却至室温,正火冷却方式采用鼓风冷却;
淬火:首先加热到640℃~660℃保温2小时,再升温到870℃-900℃均温后保温,保温时间按1.0h/100mm计算;然后使温度速降至780℃~820℃之间,并在该温度下保温1~3小时后出炉淬火,淬火介质为水,冷却至250℃以下,冷却时间0.5h~1h;
回火:首先加热300℃~350℃并保温2小时,再升温至670℃~690℃均温后保温,保温时间按2.0h/100mm计算,冷却介质采用20#机械油,冷却至室温,冷却时间1h~2h;
本发明的正火时温度高,保温时间长,能使合金元素充分固溶和均匀化,进一步细化晶粒,均匀组织,为调质做好组织准备。淬火温度高,保温时间长,使钢充分奥氏体化,随后再快速冷却至至780℃~820℃之间的双相区,在双相区保温一定时间后淬火,可析出微量细小弥散的碳化物,在淬火后回火时可作为碳化物在晶内析出的晶核,从而减少碳化物沿晶析出,大大改善钢的韧性。
采用本发明处理的ASTM A508Gr.2钢力学性能可达到:Rm:550MPa-725MPa,Rp0.2≥358.3MPa,A4≥18%,Z≥38%,AKV(-40℃)平均值79J~171J,单个值最低值57J~167J。
本发明有效解决了ASTM508Gr2钢的-40℃冲击功难以合格的难题,生产出满足海工产品技术要求的锻件,且生产过程操控性强。
具体实施方式
本发明锻件的化学成分(%,wt,熔炼分析)要求如下:C:0.12%~0.16%,Si:0.17%~0.37%,Mn:0.70%~0.95%,P≤0.010%,S≤0.010%,Cr:0.35%~0.45%,Ni:0.84%~0.95%,Mo:0.56%~0.65%,V:0.03%~0.05,Cu≤0.20%。其余元素满足标准规定即可。
锻件热处理采用正火+淬火+回火的热处理方式,
正火:首先加热到640℃~660℃保温2小时,再升温到880℃-920℃均温后保温,保温时间按1.0h/100mm计算,冷却至室温,正火冷却方式采用鼓风冷却;
淬火:首先加热到640℃~660℃保温2小时,再升温到870℃-900℃均温后保温,保温时间按1.0h/100mm计算;然后使温度速降至780℃~820℃之间的双相区,并在该温度下保温1~3小时后出炉淬火,淬火介质为水,冷却至250℃以下,冷却时间0.5h~1h。
回火:首先加热300℃~350℃并保温2小时,再升温至670℃~690℃均温后保温,保温时间按2.0h/100mm计算,冷却介质采用20#机械油,冷却至室温,冷却时间1h~2h。
采用本发明处理的ASTM508Gr2钢力学性能可达到:Rm:550MPa-725MPa,Rp0.2≥358.3MPa,A4≥18%,Z≥38%,AKV(-40℃)平均值79J~171J单个值最低值57J~167J。
下面用具体实施例详述本发明。
实施例1:
热处理锻件的化学成分(%,wt,熔炼分析)如下:C:0.16%,Si:0.25%,Mn:0.71%,P≤0.010%,S≤0.008%,Cr:0.37%,Ni:0.84%,Mo:0.56%,V:0.03%,Cu≤0.20%。
锻件热处理采用正火+淬火+回火的热处理方式,
正火:首先加热到650℃保温2小时,再升温到910℃均温后保温,保温时间按1.0h/100mm计算,冷却至室温,正火冷却方式采用鼓风冷却。
淬火:首先加热到650℃保温2小时,再升温到880℃均温后保温,保温时间按1.0h/100mm计算;然后使温度速降至800℃,并在该温度下保温1小时后出炉淬火,淬火介质为水,冷却至250℃以下,冷却时间0.5h。
回火:首先加热330℃并保温2小时,再升温至690℃均温后保温,保温时间按2.0h/100mm计算,冷却介质采用20#机械油,冷却至室温,冷却时间1h。
处理的ASTM508Gr2钢AKV(-40℃)平均值79J,单个值57J。
实施例2:
热处理锻件的化学成分(%,wt,熔炼分析)如下:C:0.13%,Si:0.28%,Mn:0.73%,P≤0.010%,S≤0.008%,Cr:0.35%,Ni:0.85%,Mo:0.58%,V:0.03%,Cu≤0.20%。
热处理采用正火+淬火+回火的热处理方式,
正火:首先加热到650℃保温2小时,再升温到880℃均温后保温,保温时间按1.0h/100mm计算,冷却至室温,正火冷却方式采用鼓风冷却。
淬火:首先加热到650℃保温2小时,再升温到900℃均温后保温,保温时间按1.0h/100mm计算;然后使温度速降至810℃,并在该温度下保温3小时后出炉淬火,淬火介质为水,冷却至250℃以下,冷却时间1h。
回火:首先加热350℃并保温2小时,再升温至680℃均温后保温,保温时间按2.0h/100mm计算,冷却介质采用20#机械油,冷却至室温,冷却时间2h。
处理的ASTM508Gr2钢AKV(-40℃)平均值110J,单个值96J。
实施例3:热处理锻件的化学成分(%,wt,熔炼分析)如下:C:0.12%,Si:0.28%,Mn:0.80%,P≤0.010%,S≤0.008%,Cr:0.40%,Ni:0.93%,Mo:0.58%,V:0.03%,Cu≤0.20%。
热处理采用正火+淬火+回火的热处理方式,
正火:首先加热到660℃保温2小时,再升温到900℃均温后保温,保温时间按1.0h/100mm计算,冷却至室温,正火冷却方式采用鼓风冷却。
淬火:首先加热到660℃保温2小时,再升温到870℃均温后保温,保温时间按1.0h/100mm计算;然后使温度速降至810℃,并在该温度下保温2小时后出炉淬火,淬火介质为水,冷却至250℃以下,冷却时间1h。
回火:首先加热340℃并保温2小时,再升温至685℃均温后保温,保温时间按2.0h/100mm计算,冷却介质采用20#机械油,冷却至室温,冷却时间1h。
处理的ASTM508Gr2钢AKV(-40℃)平均值144J,单个值110J。
实施例4:热处理锻件的化学成分(%,wt,熔炼分析)如下:C:0.15%,Si:0.21%,Mn:0.75%,P≤0.010%,S≤0.008%,Cr:0.39%,Ni:0.89%,Mo:0.60%,V:0.04%,Cu≤0.20%。
热处理采用正火+淬火+回火的热处理方式,
正火:首先加热到660℃保温2小时,再升温到900℃均温后保温,保温时间按1.0h/100mm计算,冷却至室温,正火冷却方式采用鼓风冷却。
淬火:首先加热到660℃保温2小时,再升温到880℃均温后保温,保温时间按1.0h/100mm计算;然后使温度速降至800℃,并在该温度下保温2小时后出炉淬火,淬火介质为水,冷却至250℃以下,冷却时间1h。
回火:首先加热340℃并保温2小时,再升温至680℃均温后保温,保温时间按2.0h/100mm计算,冷却介质采用20#机械油,冷却至室温,冷却时间1h。
处理的ASTM508Gr2钢AKV(-40℃)平均值171J,单个值167J。
实施例5:热处理锻件的化学成分(%,wt,熔炼分析)如下:C:0.14%,Si:0.27%,Mn:0.73%,P≤0.010%,S≤0.008%,Cr:0.36%,Ni:0.86%,Mo:0.58%,V:0.03%,Cu≤0.20%。
热处理采用正火+淬火+回火的热处理方式,
正火:首先加热到660℃保温2小时,再升温到910℃均温后保温,保温时间按1.0h/100mm计算,冷却至室温,正火冷却方式采用鼓风冷却。
淬火:首先加热到660℃保温2小时,再升温到890℃均温后保温,保温时间按1.0h/100mm计算;然后使温度速降至805℃,并在该温度下保温2小时后出炉淬火,淬火介质为水,冷却至250℃以下,冷却时间1h。
回火:首先加热340℃并保温2小时,再升温至675℃均温后保温,保温时间按2.0h/100mm计算,冷却介质采用20#机械油,冷却至室温,冷却时间1h。
处理的ASTM508Gr2钢AKV(-40℃)平均值164J,单个值123J。
Claims (1)
1.能提高ASTM508Gr2钢低温冲击功的热处理工艺,其特征在于热处理锻件的化学成分(%,wt,熔炼分析)如下:C:0.12%~0.16%,Si:0.21%~0.25%,Mn:0.71%~0.85%,P≤0.010%,S≤0.010%,Cr:0.35%~0.42%,Ni:0.84%~0.93%,Mo:0.56%~0.62%,V:0.03%~0.04%,Cu≤0.20%;
锻件热处理采用正火+淬火+回火的热处理方式,具体如下:
正火:首先加热到640℃~660℃保温2小时,再升温到880℃-920℃均温后保温,保温时间按1.0h/100mm计算,冷却至室温,正火冷却方式采用鼓风冷却;
淬火:首先加热到640℃~660℃保温2小时,再升温到870℃-900℃均温后保温,保温时间按1.0h/100mm计算;然后使温度速降至780℃~820℃之间,并在该温度下保温1~3小时后出炉淬火,淬火介质为水,冷却至250℃以下,冷却时间0.5h~1h;
回火:首先加热300℃~350℃并保温2小时,再升温至670℃~690℃均温后保温,保温时间按2.0h/100mm计算,冷却介质采用20#机械油,冷却至室温,冷却时间1h~2h。
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