CN109929981A - 优化09MnNiD低温冲击功的工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了优化09MnNiD低温冲击功的工艺，其确保09MnNiD物料的强度和塑韧性的最佳搭配，满足大锻件低温冲击吸收功的要求。采用常规的奥氏体化温度对09MnNiD锻件进行正火处理、并进行第一次高温回火，以调整组织细化晶粒；之后对锻件进行粗加工，然后对粗加工后的材料采用920℃‑950℃淬火温度进行高温淬火得到较深淬硬层并以较快的冷却方式冷以减少脆性相的析出，之后进行第二次高温回火使组织均匀化；最后采用850℃‑885℃的淬火温度进行亚温淬火，最后回火获得对应的可用于精加工的09MnNiD材料。
Description
技术领域
本发明涉及材料处理的技术领域，具体为优化09MnNiD低温冲击功的工艺。
背景技术
锻件制造业是装备制造业的基础行业，随着我国造船、电力、石油、化工等行业的快速发展，在很大程度上加速了我国自由锻行业的发展，但是，产品尺寸愈做愈大，技术要求要求愈来愈高，它不仅促进了锻造设备的不断升级更新，而且加快了锻造行业许多新技术、新工艺的诞生。
目前，我国在大型锻件的技术水平方面与世界发达国家相比还有一定的差距，不能满足国内某些市场需要的不仅仅是设备能力问题，更有核心技术问题。我国的大型锻件行业能否持续稳定发展以及能否替代国外大锻件的关键就在于有了足够的产能的同时是否掌握了核心制造技术以及是否具有自主创新能力，技术研发就成为了大型锻件制造行业内企业竞争地位的重要因素。
石化产业已经成为了国家经济的重要推动力，石化产业经济总量巨大，广泛应用于国民经济的各个领域，产业关联度很高，对促进相关产业升级和拉动经济增长具有举足轻重的作用；石化行业规模以上企业3万多家，石化行业总产值4.80万亿元，占全国规模工业总产值的13.70％。“十三五”规划，我国将以加快转变石化工业发展方式为主线，加快产业转型升级，增强科技创新能力，加大节能减排、技术改造，实现石化的低碳发展，产品结构将进一步调整，发展高端石化产品。
石化产品的结构调整，石化生产装置制造业也将随之得到快速发展，也给锻造行业带来了发展契机，但是，也提出了更高的技术要求。
09MnNiD属于低温用钢，主要用于石化行业，锻件执行标准为NB/T47009-2017。在压力容器上用于上下管板、筒体、封头、各种法兰、接管、各种管道、阀门等，具有良好的焊接性能热成型性能。随着石化行业的不断发展及产品升级，对石化装备的技术要求也越来越高，这样对相关的零部件的技术要求也越来越高，对低温用钢09MnNiD的使用也非常频繁。
09MnNiD通常在调质状态下使用，为了适应低温环境的使用要求，含碳量较低，合金元素含量适当，材料价格便宜，但是，强度很好，低温下冲击吸收功很好，具有很好的综合机械性能，具有明显的优点，所以使用非常广泛。但是，技术要求越来越高，在零下70℃环境下，要求冲击吸收功≥60J。常规的调质处理虽然能够满足09MnNiD钢锻件的强度指标的要求，但冲击吸收功经常出现很不稳定的现象，忽高忽低，因此，有必要对09MnNiD钢锻件进行低温冲击吸收功的热处理工艺研究，从而，达到工艺优化提高产品质量的目的。
随着使用温度的降低，所用锻件将由韧性状态向脆性状态变化；尤其是随着工件截面尺寸增大，由于尺寸效应及质量效应，热处理淬火时的冷却效果也越来越差，得到的组织就会越来越差，材料的断口截面就会由塑性状态逐渐向脆性状态转变，低温冲击吸收功就难以达到技术要求，零件就会变得越来越不安全。因此，有必要对09MnNiD的热处理工艺进行研究，达到工艺优化的目的，从而，解决09MnNiD低温冲击吸收功不合格的问题，满足客户的技术要求。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了优化09MnNiD低温冲击功的工艺，其确保09MnNiD物料的强度和塑韧性的最佳搭配，满足大锻件低温冲击吸收功的要求。
优化09MnNiD低温冲击功的工艺，其特征在于：采用常规的奥氏体化温度对09MnNiD锻件进行正火处理、并进行第一次高温回火，以调整组织细化晶粒；之后对锻件进行粗加工，然后对粗加工后的材料采用920℃-950℃淬火温度进行高温淬火得到较深淬硬层并以较快的冷却方式冷以减少脆性相的析出，之后进行第二次高温回火使组织均匀化；最后采用850℃-885℃的淬火温度进行亚温淬火，最后回火获得对应的可用于精加工的09MnNiD材料。
其进一步特征在于：
所述常规的奥氏体化的正火工艺之后进行第一次高温回火，形成正火+高温回火的工艺步骤；
所述正火的具体工艺流程如下，将锻料在温度650℃的环境下预热2至3小时，之后将环境温度升温至920℃、保温6至8小时，之后进行加强冷却，其中加强冷却包括但不限于为水冷或风冷，其中环境温度升温后的温度波动为±10℃；
所述第一次高温回火的具体工艺流程如下：将正火后的物料在温度为650℃的环境下保温12至15小时，之后进行空冷，其中温度的波动为±10℃；
所述高温淬火和后续的第二次高温回火组合形成第一次淬火，所述亚温淬火和后续的回火组合形成第二次淬火；
所述高温淬火的具体工艺流程如下：在温度650℃的环境下预热2至3小时，之后将环境温度升温至920℃-950℃、保温5至7小时，之后用12％的盐水进行冷却，材料冷透后出盐水槽，盐水槽需要循环并搅拌，其中升温稳定后的温度波动为±10℃；
所述第二次高温回火的具体工艺流程如下：将经过高温淬火的材料置于650℃的环境内，保温12小时至15小时，之后进行空冷，其中温度的波动为±10℃；
所述亚温淬火的具体工艺流程如下：在温度850℃-885℃的的环境下保温5至7小时，之后用12％的盐水进行冷却，材料冷透后出盐水槽，盐水槽需要循环并搅拌，其中温度波动为±10℃；
所述回火的具体工艺流程如下：将亚温淬火化后的物料在温度为610℃-630℃的环境下保温12至15小时，之后清水冷却2-5min。
采用上述发明的技术方案后，正火+高温回火的工艺，正火出炉后水冷或风冷，使脆性相尽量溶解并减少析出并提高细化晶粒的效果；采用提高淬火温度的调质处理工艺(高温淬火+高温回火)，淬火时加强冷却，采取12％盐水冷却方式，提高淬火温度并加快冷却以得到较深的淬硬层，高温回火保温结束出炉空冷，以得到非常均匀的组织，为最终热处理做好组织上的准备；最后采用亚温淬火的热处理工艺，得到少量的铁素体组织，使杂质元素溶解到铁素体中，得到干净的晶界，从而得到合格的符合客户技术要求的冲击吸收功；综上，其确保09MnNiD物料的强度和塑韧性的最佳搭配，满足大锻件低温冲击吸收功的要求。
具体实施方式
优化09MnNiD低温冲击功的工艺：采用常规的奥氏体化温度对09MnNiD锻件进行正火处理、并进行第一次高温回火，以调整组织细化晶粒；之后对锻件进行粗加工，然后对粗加工后的材料采用920℃-950℃淬火温度进行高温淬火得到较深淬硬层并以较快的冷却方式冷以减少脆性相的析出，之后进行第二次高温回火使组织均匀化；最后采用850℃-885℃的淬火温度进行亚温淬火，最后回火获得对应的可用于精加工的09MnNiD材料。
其对应的改进的工艺如下：
常规的奥氏体化的正火工艺之后进行第一次高温回火，形成正火+高温回火的工艺步骤；
正火的具体工艺流程如下，将锻料在温度650℃的环境下预热2至3小时，之后将环境温度升温至920℃、保温6至8小时，之后进行加强冷却，其中加强冷却包括但不限于为水冷或风冷，其中环境温度升温后的温度波动为±10℃；
第一次高温回火的具体工艺流程如下：将正火后的物料在温度为650℃的环境下保温12至15小时，之后进行空冷，其中温度的波动为±10℃；
高温淬火和后续的第二次高温回火组合形成第一次淬火，亚温淬火和后续的回火组合形成第二次淬火；
高温淬火的具体工艺流程如下：在温度650℃的环境下预热2至3小时，之后将环境温度升温至920℃-950℃、保温5至7小时，之后用12％的盐水进行冷却，材料冷透后出盐水槽，盐水槽需要循环并搅拌，其中升温稳定后的温度波动为±10℃；
第二次高温回火的具体工艺流程如下：将经过高温淬火的材料置于650℃的环境内，保温12小时至15小时，之后进行空冷，其中温度的波动为±10℃；
亚温淬火的具体工艺流程如下：在温度850℃-885℃的的环境下保温5至7小时，之后用12％的盐水进行冷却，材料冷透后出盐水槽，盐水槽需要循环并搅拌，其中温度波动为±10℃；
回火的具体工艺流程如下：将亚温淬火化后的物料在温度为610℃-630℃的环境下保温12至15小时，之后清水冷却2-5min。
正火+高温回火的工艺，正火出炉后水冷或风冷，使脆性相尽量溶解并减少析出并提高细化晶粒的效果；采用提高淬火温度的调质处理工艺(高温淬火+高温回火)，淬火时加强冷却，采取12％盐水冷却方式，提高淬火温度并加快冷却以得到较深的淬硬层，高温回火保温结束出炉空冷，以得到非常均匀的组织，为最终热处理做好组织上的准备；最后采用亚温淬火的热处理工艺，得到少量的铁素体组织，使杂质元素溶解到铁素体中，得到干净的晶界，从而得到合格的符合客户技术要求的冲击吸收功。
以上对本发明的具体实施例进行了详细说明，但内容仅为本发明创造的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明创造的实施范围。凡依本发明创造申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。
Claims (9)
1.优化09MnNiD低温冲击功的工艺，其特征在于：采用常规的奥氏体化温度对09MnNiD锻件进行正火处理、并进行第一次高温回火，以调整组织细化晶粒；之后对锻件进行粗加工，然后对粗加工后的材料采用920℃-950℃淬火温度进行高温淬火得到较深淬硬层并以较快的冷却方式冷以减少脆性相的析出，之后进行第二次高温回火使组织均匀化；最后采用850℃-885℃的淬火温度进行亚温淬火，最后回火获得对应的可用于精加工的09MnNiD材料。
2.如权利要求1所述的优化09MnNiD低温冲击功的工艺，其特征在于：所述常规的奥氏体化的正火工艺之后进行第一次高温回火，形成正火+高温回火的工艺步骤。
3.如权利要求2所述的优化09MnNiD低温冲击功的工艺，其特征在于，所述正火的具体工艺流程如下，将锻料在温度650℃的环境下预热2至3小时，之后将环境温度升温至920℃、保温6至8小时，之后进行加强冷却，其中加强冷却包括但不限于为水冷或风冷，其中环境温度升温后的温度波动为±10℃。
4.如权利要求2所述的优化09MnNiD低温冲击功的工艺，其特征在于，所述第一次高温回火的具体工艺流程如下：将正火后的物料在温度为650℃的环境下保温12至15小时，之后进行空冷，其中温度的波动为±10℃。
5.如权利要求1所述的优化09MnNiD低温冲击功的工艺，其特征在于：所述高温淬火和后续的第二次高温回火组合形成第一次淬火，所述亚温淬火和后续的回火组合形成第二次淬火。
6.如权利要求2所述的优化09MnNiD低温冲击功的工艺，其特征在于，所述高温淬火的具体工艺流程如下：在温度650℃的环境下预热2至3小时，之后将环境温度升温至920℃-950℃、保温5至7小时，之后用12％的盐水进行冷却，材料冷透后出盐水槽，盐水槽需要循环并搅拌，其中升温稳定后的温度波动为±10℃。
7.如权利要求1所述的优化09MnNiD低温冲击功的工艺，其特征在于，所述第二次高温回火的具体工艺流程如下：将经过高温淬火的材料置于650℃的环境内，保温12小时至15小时，之后进行空冷，其中温度的波动为±10℃。
8.如权利要求1所述的优化09MnNiD低温冲击功的工艺，其特征在于，所述亚温淬火的具体工艺流程如下：在温度850℃-885℃的的环境下保温5至7小时，之后用12％的盐水进行冷却，材料冷透后出盐水槽，盐水槽需要循环并搅拌，其中温度波动为±10℃。
9.如权利要求1所述的优化09MnNiD低温冲击功的工艺，其特征在于，所述回火的具体工艺流程如下：将亚温淬火化后的物料在温度为610℃-630℃的环境下保温12至15小时，之后清水冷却2-5min。
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