CN116837180A - 一种X3CrNiMo134材料的热处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种X3CrNiMo134材料的热处理方法，包括：淬火处理：温度：1000～1120℃，保温时间：有效厚度mm/33～40mm小时；一次回火处理：温度为：600～640℃，保温时间：有效厚度mm/20～30mm小时；二次回火处理：温度为：550～590℃，保温时间：有效厚度mm/20～30mm小时；深冷处理：温度为：‑110℃～‑196℃，保温时间：有效厚度mm/20～30mm小时；消应力处理：温度120～180℃，保温时间：有效厚度mm/40～50mm小时。本发明的热处理方法提高了X3CrNiMo134材料的低温冲击韧性，解决了由于化学成分波动造成的冲击韧性不稳定的问题。
Description
技术领域
本发明涉及热处理技术领域，具体涉及一种X3CrNiMo134材料叶轮的热处理方法。
背景技术
X3CrNiMo134材料是一种低碳马氏体型不锈钢，具有较好的强韧性和耐腐蚀性，广泛应用于透平机械的叶轮等旋转体零部件。随着该材料在压缩机转子部件上的广泛应用，对材料的低温冲击韧性要求也越来越高，传统热处理工艺方法使用淬火加回火的工艺，但由于原材料化学成分的变化，在实际热处理过程中，低温冲击韧性不稳定的现象时有发生。
发明内容
为了解决X3CrNiMo134材料叶轮低温冲击韧性不稳定的问题，本发明提供了一种X3CrNiMo134材料的热处理方法。
一种X3CrNiMo134材料的热处理方法，包括：
1)淬火处理：淬火温度为：1000～1120℃，保温时间为：有效厚度mm/33～40mm小时；
2)一次回火处理：回火温度为：600～640℃，保温时间为：有效厚度mm/20～30mm小时；
3)二次回火处理：回火温度为：550～590℃，保温时间为：有效厚度mm/20～30mm小时；
4)深冷处理：深冷温度为：-110℃～-196℃，保温时间为：有效厚度mm/20～30mm小时；
5)消应力处理：消应力温度120～180℃，保温时间为：有效厚度mm/40～50mm小时。
进一步地，所述淬火处理，加热速度为70～100℃/h。
进一步地，所述一次回火处理，加热速度为50～70℃/h。
进一步地，所述二次回火处理，加热速度为50～70℃/h。
进一步地，所述深冷处理，冷却速度为50～70℃/h。
进一步地，所述淬火处理后，冷却方式为空冷。
进一步地，所述一次回火处理后冷却方式为空冷，所述二次回火处理后冷却方式为空冷。
进一步地，所述深冷处理后冷却方式为空冷，所述消应力处理后冷却方式为空冷。
进一步地，所述的X3CrNiMo134材料，按重量百分比的化学成分包括：C：0.029～0.04％，Si：0.4～0.6％，Mn：0.8～1.2％，Cr：12.0～14.0％，Ni：3.5～4.2％，Mo：0.3～0.6％，S：≤0.006％和P：≤0.008％。
上述的X3CrNiMo134材料的热处理方法用于透平机旋转体零部件所用X3CrNiMo134材料的热处理。
本发明提供的X3CrNiMo134材料的热处理方法，采用淬火加两次回火，然后再进行深冷处理和消应力处理相结合的工艺，提高了X3CrNiMo134材料的低温冲击韧性，解决了由于化学成分波动造成的冲击韧性不稳定的问题。
具体实施方式
一种X3CrNiMo134材料的热处理方法，包括：
1)淬火处理：淬火温度为：1000～1120℃，保温时间为：有效厚度mm/33～40mm小时；
2)一次回火处理：回火温度为：600～640℃，保温时间为：有效厚度mm/20～30mm小时；
3)二次回火处理：回火温度为：550～590℃，保温时间为：有效厚度mm/20～30mm小时；
4)深冷处理：深冷温度为：-110℃～-196℃，保温时间为：有效厚度mm/20～30mm小时；
5)消应力处理：消应力温度120～180℃，保温时间为：有效厚度mm/40～50mm小时。
本实施例提供的X3CrNiMo134材料的热处理方法，采用淬火加两次回火，然后再进行深冷处理和消应力处理相结合的工艺，在不降低强度的前提下，显著提高X3CrNiMo134材料在低温条件下冲击韧性，从而达到使材料改性的效果，解决了由于化学成分波动造成的冲击韧性不稳定的问题。其中，淬火处理：淬火温度优选为：1070～1100℃，保温时间优选为：有效厚度mm/40mm小时；一次回火温度优选为：600～620℃，保温时间优选为：有效厚度mm/20mm小时；二次回火温度优选为：570～590℃，保温时间优选为：有效厚度mm/20mm小时；深冷处理温度优选为：-120℃～-140℃，保温时间优选为：有效厚度mm/20mm小时；消应力处理：消应力温度150～180℃，保温时间优选为：有效厚度mm/40mm小时。
作为优选，所述淬火处理，加热速度为70～100℃/h。所述一次回火处理，加热速度为50～70℃/h。所述二次回火处理，加热速度为50～70℃/h。所述深冷处理，冷却速度为50～70℃/h。
本实施例中，通过控制淬火处理、一次回火处理和二次回火处理的加热速度，通过逐级升温使X3CrNiMo134材料分别达到对应的保温温度，使可以抑制晶粒长大倾向，减少工件热应力。淬火、一次回火、二次回火处理工序均在电炉中加热，但不仅限于电炉；深冷设备采用箱式深冷炉，但不仅限于箱式深冷炉。
作为优选，所述淬火处理后，冷却方式为空冷。所述一次回火处理后冷却方式为空冷，所述二次回火处理后冷却方式为空冷。所述深冷处理后冷却方式为空冷，所述消应力处理后冷却方式为空冷。
作为优选，所述的X3CrNiMo134材料，按重量百分比的化学成分包括：C：0.029～0.04％，Si：0.4～0.6％，Mn：0.8～1.2％，Cr：12.0～14.0％，Ni：3.5～4.2％，Mo：0.3～0.6％，S：≤0.006％和P：≤0.008％。
上述的X3CrNiMo134材料的热处理方法用于透平机旋转体零部件所用X3CrNiMo134材料的热处理。
本发明的热处理工艺，不但可以用在所有高强度、高韧性X3CrNiMo134材料透平机械的叶轮等旋转体部件，也适用于其它选用X3CrNiMo134材料的零部件的热处理工艺，解决了由于化学成分波动造成的冲击韧性不稳定的问题。
下面结合实施例详述本发明。以下实施例中，X3CrNiMo134材料工件的原始状态为锻件。
实施例1一种X3CrNiMo134材料的热处理方法
一种X3CrNiMo134材料的热处理方法，包括如下步骤：
本实施例所用X3CrNiMo134材料化学成分：C:0.031％；Si：0.54％；Mn：1.12％；Cr：13.5％；Ni：3.70％；Mo：0.51％；S：0.005％；P：0.006％。
(1)淬火处理：淬火温度1070℃，加热速度为80℃/h，保温时间(有效厚度/40mm)小时，然后空冷；
(2)一次回火处理：回火温度620℃，加热速度为60℃/h，保温时间(有效厚度/20mm)小时，然后空冷；
(3)二次回火处理：回火温度590℃，加热速度为60℃/h，保温时间(有效厚度/20mm)小时，然后空冷；
(4)深冷处理：深冷温度-120℃，降温速度为60℃/h，保温时间(有效厚度/20mm)小时，然后空冷；
(5)消应力处理：消应力温度150℃，加热速度为60℃/h，保温时间(有效厚度/40mm)小时，然后空冷。
经测试实施例1中X3CrNiMo134材料经深冷处理后的力学性能见表1所示。
实施例2一种X3CrNiMo134材料的热处理方法
一种X3CrNiMo134材料的深冷处理工艺，包括如下步骤：
本实施例所用X3CrNiMo134材料化学成分：C:0.035％；Si：0.50％；Mn：0.98％；Cr：13.2％；Ni：3.92％；Mo：0.45％；S：0.006％；P：0.007％。
(1)淬火处理：淬火温度1100℃，加热速度为80℃/h，保温时间(有效厚度/40mm)小时，然后空冷；
(2)一次回火处理：回火温度600℃，加热速度为60℃/h，保温时间(有效厚度/20mm)小时，然后空冷；
(3)二次回火处理：回火温度570℃，加热速度为60℃/h，保温时间(有效厚度/20mm)小时，然后空冷；
(4)深冷处理：深冷温度-140℃，降温速度为60℃/h，保温时间(有效厚度/20mm)小时，然后空冷；
(5)消应力处理：消应力温度180℃，加热速度为60℃/h，保温时间(有效厚度/40mm)小时，然后空冷；
经测试实施例2中X3CrNiMo134材料经深冷处理后的力学性能见表1所示。
对比例1一种X3CrNiMo134材料的热处理方法
对比例1所用X3CrNiMo134材料化学成分：C:0.031％；Si：0.54％；Mn：1.12％；Cr：13.5％；Ni：3.70％；Mo：0.51％；S：0.005％；P：0.006％。
(1)淬火处理：淬火温度1070℃，加热速度为80℃/h，保温时间(有效厚度/40mm)小时，然后空冷；
(2)一次回火处理：回火温度620℃，加热速度为60℃/h，保温时间(有效厚度/20mm)小时，然后空冷；
(3)二次回火处理：回火温度590℃，加热速度为60℃/h，保温时间(有效厚度/20mm)小时，然后空冷。
与实施例1不同之处在于：步骤(3)之后不采用深冷处理+消应力处理，经测试对比例1中X3CrNiMo134材料未经深冷处理后的力学性能见表1所示。
对比例2一种X3CrNiMo134材料的热处理方法
对比例2所用X3CrNiMo134材料化学成分：C:0.035％；Si：0.50％；Mn：0.98％；Cr：13.2％；Ni：3.92％；Mo：0.45％；S：0.006％；P：0.008％。
(1)淬火处理：淬火温度1100℃，加热速度为80℃/h，保温时间(有效厚度/40mm)小时，然后空冷；
(2)一次回火处理：回火温度600℃，加热速度为60℃/h，保温时间(有效厚度/20mm)小时，然后空冷；
(3)深冷处理：深冷温度-140℃，降温速度为60℃/h，保温时间(有效厚度/20mm)小时，然后空冷；
(4)消应力处理：消应力温度180℃，加热速度为60℃/h，保温时间(有效厚度/40mm)小时，然后空冷。
与实施例2不同之处在于：步骤(2)之后不采用二次回火，经测试对比例2中X3CrNiMo134材料未经深冷处理后的力学性能见表1所示。
从表1可以看出，实施例1～2的热处理方法得到的X3CrNiMo134材料力学，具有良好的抗拉强度和屈服强度，深冷处理可以改变晶粒形态，促进残余奥氏体向马氏体转变，细化晶粒尺寸，从而提升材料的综合力学性能。对比例1与实施例1相比，没有经过深冷处理和消应力处理，实施例1的塑性指标明显好于对比例1，尤其是低温冲击韧性指标，说明深冷处理和消应力处理可以改变晶粒形态，促进残余奥氏体向马氏体转变，细化晶粒尺寸。对比例2与实施例2相比，没有进行二次回火，实施例2的塑性指标不减的同时强度略有提高，说明对X3CrNiMo134材料进行二次回火，可以稳定组织，从而获得较好的强韧性、屈强比和较高的低温冲击韧性。
表1实施例和对比实施例热处理的X3CrNiMo134材料力学性能表
本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。以上仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。以上仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本申请的保护范围。
Claims (10)
1.一种X3CrNiMo134材料的热处理方法，其特征在于：包括：
1)淬火处理：淬火温度为：1000～1120℃，保温时间为：有效厚度mm/33～40mm小时；
2)一次回火处理：回火温度为：600～640℃，保温时间为：有效厚度mm/20～30mm小时；
3)二次回火处理：回火温度为：550～590℃，保温时间为：有效厚度mm/20～30mm小时；
4)深冷处理：深冷温度为：-110℃～-196℃，保温时间为：有效厚度mm/20～30mm小时；
5)消应力处理：消应力温度120～180℃，保温时间为：有效厚度mm/40～50mm小时。
2.如权利要求1所述的X3CrNiMo134材料的热处理方法，其特征在于：所述淬火处理，加热速度为70～100℃/h。
3.如权利要求1所述的X3CrNiMo134材料的热处理方法，其特征在于：所述一次回火处理，加热速度为50～70℃/h。
4.如权利要求1所述的X3CrNiMo134材料的热处理方法，其特征在于：所述二次回火处理，加热速度为50～70℃/h。
5.如权利要求1所述的X3CrNiMo134材料的热处理方法，其特征在于：所述深冷处理，冷却速度为50～70℃/h。
6.如权利要求1所述的X3CrNiMo134材料的热处理方法，其特征在于：所述淬火处理后，冷却方式为空冷。
7.如权利要求1所述的X3CrNiMo134材料的热处理方法，其特征在于：所述一次回火处理后冷却方式为空冷，所述二次回火处理后冷却方式为空冷。
8.如权利要求1所述的X3CrNiMo134材料的热处理方法，其特征在于：所述深冷处理后冷却方式为空冷，所述消应力处理后冷却方式为空冷。
9.如权利要求1所述的X3CrNiMo134材料的热处理方法，其特征在于：所述的X3CrNiMo134材料，按重量百分比的化学成分包括：C：0.029～0.04％，Si：0.4～0.6％，Mn：0.8～1.2％，Cr：12.0～14.0％，Ni：3.5～4.2％，Mo：0.3～0.6％，S：≤0.006％和P：≤0.008％。
10.权利要求1～9任一项所述的X3CrNiMo134材料的热处理方法用于透平机旋转体零部件所用X3CrNiMo134材料的热处理。
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