CN103114183B - 一种提高炉管材料HP-Nb高温持久力学性能的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种提高炉管材料ZG40Ni35Cr25Nb（HP-Nb）高温持久性能的方法，首先将ZG40Ni35Cr25Nb炉管材料以2~3℃/min的速率降温至-80℃~-85℃，保温1h~2h，保温结束后继续降温至-180℃~-185℃，保温4h~6h；保温结束后再以2~3℃/min的速率升温至220℃~230℃，保温2h~3h，然后随炉降温，工艺结束。ZG40Ni35Cr25Nb材料经过本发明的方法处理后，材料的室温及高温（1000℃）下的持久性能都比未经过深冷及低温回火处理的材料要高，因此本方法具有较大的工业应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及深冷处理及热处理的技术领域，具体涉及一种提高炉管材料HP-Nb（ZG40Ni35Cr25Nb）高温持久性能的深冷处理方法。
背景技术
制氢转化炉是高温下烃类蒸汽转化制氢装置中最重要的设备，而炉管则是这些设备的心脏。炉管材料目前普遍选用HP-Nb（ZG40Ni35Cr25Nb）高温合金，该合金是在HK-40及其改良型的基础上研制和开发的高温合金炉管管材，近年来在石油化工工业中得到了广泛的使用。炉管通常采用离心铸造，由于该合金含有较高的C、Cr、Ni等合金元素，微观组织呈铸态组织，可在高温及高压的苛刻工作条件下连续工作。
但是, 由于石油化工技术的不断发展及使用条件的苛刻，对炉用高温合金材料ZG40Ni35Cr25Nb的各种性能特别是高温性能提出了更高的要求。如何在不改变原有炉管材料成分的基础上，通过改变材料的处理工艺来提高材料的性能特别是高温性能，从而延长材料的服役时间，将是目前材料工作者的主要研究方向。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高炉管材料HP-Nb（ZG40Ni35Cr25Nb）的机械性能特别是高温持久力学性能的方法，采用了深冷处理与低温回火相结合的工艺，具体技术方案如下：
一种提高炉管材料HP-Nb（ZG40Ni35Cr25Nb）高温持久力学性能的方法，包括以下步骤：
（1）将ZG40Ni35Cr25Nb材料以2~3℃/min的速率降温至-80℃~-85℃，并保温1h~2h；
（2）待步骤1保温结束后，继续以2~3℃/min的速率降温至-180℃~-185℃，并保温4h~6h；
（3）待步骤2保温结束后，进行低温回火。
进一步地，步骤3中所述低温回火为加热至220~230℃。
再进一步地，加热至220~230℃后，保温2~3小时。
优选地，所述低温回火的升温过程采用2~3℃/min的控温速率。
优选地，所述低温回火后随炉冷却。
本发明采用了深冷处理与低温回火相结合的工艺处理方法。深冷处理，通常指处理温度为-100℃～-196℃的冷处理，它将被处理工件置于特定和可控的低温环境中，使材料的微观组织结构产生变化，在宏观上表现为材料的耐磨性、尺寸稳定性、抗拉强度、残余应力等方面的提高与改善。随着深冷技术的发展和试验手段的不断完善，人们对深冷处理的研究逐步深入，材料除涉及钢铁材料外，现已延伸到硬质合金、粉末冶金、铜合金、铝合金及其它非金属材料(如塑料、尼龙等) ，行业遍布于钢铁五金、航空航天、精密仪器仪表、石油化工、摩擦偶件、工模具、量具、纺织机械零件、汽车工业和军事科学等诸多领域。本发明所述的深冷处理与低温回火相结合的工艺，其优势在于降温及升温过程中速率全程可控，工件温度变化均匀，防止了工件不同部位温度不一的现象，减小了工件内部残余应力。
HP-Nb（ZG40Ni35Cr25Nb）材料经过本发明的工艺方法处理后，材料的机械性能特别是高温（1000℃，40.8Mpa）持久力学性能较原来有了较大的提高，因此在一定程度上提高了材料在高温下的服役时间，延长了使用寿命。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
将ZG40Ni35Cr25Nb离心铸造炉管材料以2℃/min的速率降温至-80℃，保温1h；
然后继续以2℃/min的速率降温至-180℃，保温6h；
随后将该ZG40Ni35Cr25Nb炉管材料以2℃/min的加热速率加热至230℃，保温2h；
低温回火工艺结束后随炉冷却。
对处理后的ZG40Ni35Cr25Nb材料进行室温及高温性能测试，所用测试方法均采用国家标准GB/T228和GB/T4338，测试结果如表1所示。
实施例2
将ZG40Ni35Cr25Nb炉管材料（材料同实施例1）以3℃/min的速率降温至-85℃，保温1h；
然后继续以3℃/min的速率降温至-180℃，保温4h；
随后将该ZG40Ni35Cr25Nb炉管材料以3℃/min的加热速率加热至220℃，保温3h；
低温回火工艺结束后随炉冷却。
对处理后的ZG40Ni35Cr25Nb进行室温及高温持久力学性能测试，所用测试方法均采用国家标准GB/T228和GB/T4338，测试结果如表1所示。
实施例3
将ZG40Ni35Cr25Nb炉管材料（材料同实施例1）以2℃/min的速率降温至-80℃，保温2h；
然后继续以2℃/min的速率降温至-185℃，保温4h；
随后将该ZG40Ni35Cr25Nb炉管材料以2℃/min的加热速率加热至230℃，保温2h；
低温回火工艺结束后随炉冷却。
对处理后的ZG40Ni35Cr25Nb进行室温及高温持久性能测试，所用测试方法均采用国家标准GB/T228和GB/T4338，测试结果如表1所示。
对比例1
将未经深冷处理及低温回火处理的ZG40Ni35Cr25Nb炉管材料（材料同实施例1）直接进行室温性能及高温持久性能测试，所用测试方法均采用国家标准GB/T228和GB/T4338，测试结果如表1所示。
表1、实施例1~3及对比例1的ZG40Ni35Cr25Nb材料性能测试结果
如表1所示，经过本发明的方法处理后，ZG40Ni35Cr25Nb材料的室温机械性能及高温持久性能都比未经过深冷及低温回火处理的材料要高，特别是高温持久性能提高了近3倍。因此通过本发明的工艺处理方法，炉管ZG40Ni35Cr25Nb延长了使用寿命，可满足产品及设备在较为恶劣的天气环境条件下长期正常工作。
Claims (1)
1.一种提高炉管材料ZG40Ni35Cr25Nb高温持久性能的方法，步骤如下：
（1）将ZG40Ni35Cr25Nb材料以2~3℃/min的速率降温至-80℃~-85℃，并保温1h~2h；
（2）待步骤1保温结束后，继续以2~3℃/min的速率降温至-180℃~-185℃，并保温4h~6h；
（3）待步骤2保温结束后，进行低温回火；所述低温回火为加热至220℃~230℃，然后保温2h~3h；所述低温回火的升温过程采用2~3℃/min的控温速率；
（4）待步骤3低温回火后，随炉冷却。
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| 深冷处理对高速钢红硬性及耐磨性的影响;董允; 林晓娉; 李智超;;《金属热处理》;19970731(第7期);13-15 * |
| 金属材料的深冷处理;黎文献; 龚浩然; 柏振海; 陈鼎;;《材料导报》;20000331;第14卷(第3期);第16-18页 * |
| 高速钢强韧化深冷处理研究;董允; 林晓娉; 姜延飞;;《河北工业大学学报》;19980228;第27卷(第2期);36-41 * |
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