CN114540601A - 一种改善特厚海洋平台用钢心部冲击韧性的热处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改善特厚海洋平台用钢心部冲击韧性的热处理方法，具体如下：（1）将钢件加热至奥氏体化温度，保温，水冷至室温；（2）再次加热至比第一次加热温度低10‑30℃，保温，水冷至室温；（3）随炉加热至630‑660℃，保温，空冷；（4）将步骤（3）回火后钢板及时随炉加热至320‑400℃，保温，空冷至室温。按照本发明提供的技术方案制备175mm及以上特厚海洋平台用钢，钢板的冲击韧性相比常规热处理工艺可提高20%以上，且工艺稳定、经济适用、易于规模推广。
Description
技术领域
本发明属于金属材料热处理领域，具体涉及一种改善特厚海洋平台用钢心部冲击韧性的热处理方法。
背景技术
长期以来，钢铁企业生产的175mm及以上特厚海洋平台用钢板存在沿厚度方向的中心部位性能不稳定、韧性不合格的问题，产品合格率一直难以提高。其主要原因是由于产品的厚度大，冷速受到限制，不能获得韧性好的高密度位错板条马氏体组织，只能获得贝氏体组织；中心冷速难以提高，常常形成粗大粒状组织，钢板韧性变差。
现有技术中提高钢材强韧性的方法主要有TMCP、多步热处理和碳配分等方法。上述方法针对各自领域均可以对钢材韧性作出改善，但针对175mm及以上特厚海洋平台用钢心部韧性没有明显改善效果。
多步热处理是目前常规的175mm及以上特厚海洋平台用钢心部韧性的方法，目前所用常规热处理主要是两步淬火加一次回火，具体方法是将钢板连续两次加热至Ac3+20-50℃范围内，进行两次淬火，然后在Ac1以下一定范围内回火（此工艺下文简称QQT），此方法的优点是操作简单，适用性较广，但存在钢板心部冲击韧性波动较大、甚至不达标的问题。
本发明要解决的技术问题是，提供一种新型、易于操作和工艺稳定的可以改善175mm及以上海洋平台用钢心部冲击韧性的热处理方法。
发明内容
为克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种改善175mm及以上特厚海洋平台用钢心部冲击韧性的热处理方法，可以使175mm及以上特厚海洋平台用钢心部冲击韧性数值提高20%以上。
为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：
一种改善特厚海洋平台用钢心部冲击韧性的热处理方法，包括如下步骤：
（1）将钢件加热至奥氏体化温度，保温，水冷至室温；
（2）再次加热至比第一次加热温度低10-30℃，保温，水冷至室温；
（3）随炉加热至630-660℃，保温，空冷；
（4）将步骤（3）回火后钢板及时随炉加热至320-400℃，保温，空冷至室温。
进一步地，本发明步骤（1）所述奥氏体化温度为870-920℃，保温时间为1.5-3mm/min。
进一步地，本发明步骤（2）所述保温时间为1.5-3mm/min。
进一步地，本发明步骤（3）所述保温时间为1.5-3mm/min。
进一步地，本发明步骤（4）所述保温时间为1-24h。
本发明所述钢板厚度为175mm及以上。
进一步地，本发明所述钢板厚度为175mm～280mm。
本发明所述海洋平台用钢的化学成分组成及其质量百分比为：C：0.04～0.15%，Mn：0.2～1.30%，Si：0.2～0.75%，Ni：2.5～3.5%，Mo：0.25～0.8%，V：0.02～0.10%，Cr：0.15～1.5%，Nb：0～0.05%，Cu：0～0.3%，Al：0.05～0.3%，B＜0.003%，其余为Fe和不可避免的杂质。
本发明的发明原理是：先进行两次奥氏体化和淬火，使厚钢板淬透，其中，第二次奥氏体化温度比第一次低10-30℃，可避免晶粒过分长大，此时钢板心部获得有少量M/A分布的粒状贝氏体组织，随后将钢板随炉加热至300-450℃，即Ms点以上的某一温度保温，使粒状贝氏体与其中的碳元素能有足够的能力向M/A组织扩散，扩散结果使部分尖角状的M/A的尖角处钝化，所有M/A组织趋向球化和弥散分布，大大减少了M/A周围产生的晶格畸变和应力集中，同时保留下来的M/A岛中的碳元素一定程度有所升高，增大了M/A的稳定性，并保证了弥散分布的M/A室温下也能稳定存在而不发生分解，使钢板冲击韧性有明显提高。
本发明的有益效果在于：按照本发明提供的技术方案制备175mm及以上特厚海洋平台用钢，钢板的冲击韧性数值相比常规热处理工艺可提高20%以上，且工艺稳定、经济适用、易于规模推广。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例1：
本实施例海洋平台用钢厚度178mm，其化学成分组成及其重量百分比为：C：0.11%，Mn：0.89%，Si：0.62%，Ni：2.5%，Mo：0.52%，V：0.041%，Cr：1.02%，Nb：0.02%，Cu：0.21%，Al：0.05%，B：0.0014%。
本实施例钢板热处理工艺步骤如下：
（1）将钢板加热至890℃，保温320min，水冷至室温；
（2）再次加热至860℃，保温380min，水冷至室温；
（3）随炉加热至640℃，保温400min，空冷；
（4）将步骤（3）回火后钢板及时随炉加热至350℃，保温5h，空冷至室温。
经检测，本实施例制备的海洋平台用钢心部平均屈服强度765MPa，平均抗拉强度892MPa，平均冲击功（-40℃）200J，延伸率22%。
实施例2：
本实施例海洋平台用钢厚度216mm，其化学成分组成及其重量百分比为：C：0.08%，Mn：1.2%，Si：0.55%，Ni：3.0%，Mo：0.25%，V：0.06%，Cr：1.05%，Nb：0.05%，Cu：0.25%，Al：0.08%，B：0.0026%。
本实施例钢板热处理工艺步骤如下：
（1）将钢板加热至920℃，保温600min，水冷至室温；
（2）再次加热至890℃，保温550min，水冷至室温；
（3）随炉加热至660℃，保温600min，空冷；
（4）将步骤（3）回火后钢板及时随炉加热至400℃，保温2h，空冷至室温。
经检测，本实施例制备的海洋平台用钢平均屈服强度728MPa，平均抗拉强度858MPa，平均冲击功（-40℃）181J，延伸率18%。
实施例3：
本实施例海洋平台用钢厚度256mm，其化学成分组成及其质量百分比为：C：0.13%，Mn：1.05%，Si：0.57%，Ni：3.5%，Mo：0.75%，V：0.08%，Cr：1.03%，Nb：0.02%，Cu：0.20%，Al：0.11%，B：0.0023%。
本实施例海洋平台用钢热处理工艺步骤如下：
（1）将钢板加热至900℃，保温700min，水冷至室温；
（2）再次加热至870℃，保温680min，水冷至室温；
（3）随炉加热至650℃，保温600min，空冷；
（4）将步骤（3）回火后钢板及时随炉加热至330℃，保温24h，空冷。
经检测，本实施例制备的海洋平台用钢平均屈服强度773MPa，平均抗拉强度878MPa，平均冲击功（-40℃）187J，延伸率23%。
实施例4：
本实施例海洋平台用钢厚度210mm，其化学成分组成及其重量百分比为：C：0.04%，Mn：1.3%，Si：0.75%，Ni：3.3%，Mo：0.8%，V：0.02%，Cr：1.5%，Nb：0.03%，Cu：0.26%，Al：0.24%，B：0.0018%。
本实施例钢板热处理工艺步骤如下：
（1）将钢板加热至910℃，保温315min，水冷至室温；
（2）再次加热至900℃，保温315min，水冷至室温；
（3）随炉加热至645℃，保温630min，空冷；
（4）将步骤（3）回火后钢板及时随炉加热至320℃，保温20h，空冷。
经检测，本实施例制备的海洋平台用钢心部平均屈服强度770MPa，平均抗拉强度885MPa，平均冲击功（-40℃）223J，延伸率21%。
实施例5：
本实施例海洋平台用钢厚度276mm，其化学成分组成及其重量百分比为：C：0.11%，Mn：0.8%，Si：0.44%，Ni：3.5%，Mo：0.66%，V：0.05%，Cr：0.15%，Nb：0.04%，Cu：0.27%，Al：0.19%，B：0.0021%。
本实施例钢板热处理工艺步骤如下：
（1）将钢板加热至870℃，保温450min，水冷至室温；
（2）再次加热至860℃，保温460min，水冷至室温；
（3）随炉加热至640℃，保温540min，空冷；
（4）将步骤（3）回火后钢板及时随炉加热至380℃，保温1h，空冷。
经检测，本实施例制备的海洋平台用钢心部平均屈服强度760MPa，平均抗拉强度901MPa，平均冲击功（-40℃）182J，延伸率21%。
实施例6：
本实施例海洋平台用钢厚度178mm，其化学成分组成及其重量百分比为：C：0.15%，Mn：0.2%，Si：0.21%，Ni：3.1%，Mo：0.80%，V：0.1%，Cr：0.53%，Nb：0.03%，Al：0.28%，B：0.0017%。
本实施例钢板热处理工艺步骤如下：
（1）将钢板加热至890℃，保温350min，水冷至室温；
（2）再次加热至870℃，保温300min，水冷至室温；
（3）随炉加热至630℃，保温525min，空冷；
（4）将步骤（3）回火后钢板及时随炉加热至360℃，保温6h，空冷。
经检测，本实施例制备的海洋平台用钢心部平均屈服强度785MPa，平均抗拉强度911MPa，平均冲击功（-40℃）241J，延伸率22%。
对比例1-5
采用常规QQT热处理方法，处理不同厚度的海洋平台用钢板，各对比例工艺参数见表1，生产的海洋平台用钢力学性能见表2。
表1 各对比例工艺参数
表2 各对比例海洋平台用钢力学性能
从上述可知，本发明方法制备175mm及以上海洋平台用钢，钢板的冲击韧性相比常规热处理工艺可提高20%以上，且钢板力学性能均满足使用要求。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (8)
1.一种改善特厚海洋平台用钢心部冲击韧性的热处理方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
（1）将钢件加热至奥氏体化温度，保温，水冷至室温；
（2）再次加热至比第一次加热温度低10-30℃，保温，水冷至室温；
（3）随炉加热至630-660℃，保温，空冷；
（4）将步骤（3）回火后钢板及时随炉加热至320-400℃，保温，空冷至室温。
2.根据权利要求1所述的一种改善特厚海洋平台用钢心部冲击韧性的热处理方法，其特征在于，步骤（1）所述奥氏体化温度为870-920℃，保温时间为1.5-3mm/min。
3.根据权利要求1所述的一种改善特厚海洋平台用钢心部冲击韧性的热处理方法，其特征在于，步骤（2）所述保温时间为1.5-3mm/min。
4.根据权利要求1所述的一种改善特厚海洋平台用钢心部冲击韧性的热处理方法，其特征在于，步骤（3）所述保温时间为1.5-3mm/min。
5.根据权利要求1所述的一种改善特厚海洋平台用钢心部冲击韧性的热处理方法，其特征在于，步骤（4）所述保温时间为1-24h。
6.根据权利要求1所述的一种改善特厚以上海洋平台用钢心部冲击韧性的热处理方法，其特征在于，所述钢板厚度为175mm及以上。
7.根据权利要求6所述的一种改善特厚以上海洋平台用钢心部冲击韧性的热处理方法，其特征在于，所述钢板厚度为175mm～280mm。
8.根据权利要求1-7任一项所述的一种改善特厚海洋平台用钢心部冲击韧性的热处理方法，其特征在于，所述海洋平台用钢的化学成分组成及其质量百分比：C：0.04～0.15%，Mn：0.2～1.30%，Si：0.2～0.75%，Ni：2.5～3.5%，Mo：0.25～0.8%，V：0.02～0.10%，Cr：0.15～1.5%，Nb：0～0.05%，Cu：0～0.3%，Al：0.05～0.3%，B：＜0.003%，其余为Fe和不可避免的杂质。
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