CN103343202B - 一种低温镍钢的热处理淬火深冷处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种低温镍钢的热处理淬火深冷处理方法，是针对低温镍钢的特性和使用情况，对9Ni低温钢进行淬火急冷和液氮深冷处理，并经低温回火，消除内应力，可大幅度提高9Ni低温钢的强度、韧性和硬度，处理后硬度可达HRC？31-33，屈服强度达到695-705MPa，抗拉强度达到750-760MPa，韧性的低温冲击功达到250-260J，此工艺方法先进，数据准确翔实，处理效果好，稳定性强，是十分理想的低温镍钢的淬火深冷处理方法，也可用此方法处理其他低温钢。

Description

一种低温镍钢的热处理淬火深冷处理方法
技术领域
本发明涉及一种低温镍钢的淬火深冷处理方法,属低温合金结构钢热处理方法及应用的技术领域。
背景技术
在机械设备中使用着大量的钢材，在设计温度≤-20℃时使用的钢材统称为低温钢，例如在液化石油气、液氮、液氧使用的容器、输送管道使用的钢为低温钢，在寒冷地区服役的设备、冷藏储存制冷设备使用的钢也是低温钢，低温钢的特性是在低温状态下不变形，仍能保持钢的力学性能，低温钢是为了适应石油化工、冷冻设备的需要而发展起来的专用钢。
低温钢大都为镍钢，钢中镍的含量在3.5-9%之间，镍钢的使用温度可达到-196℃，在此温度下镍钢的化学物理性能、力学性能仍能保持不变，故镍钢是一种优良的低温钢。
镍含量为9%的低温钢称为9Ni低温钢，具有良好的低温韧性，常用来制造液化天然气储罐等，随着石油天然气工业的发展，9Ni低温钢的使用率得到了大幅度的增加，但9Ni低温钢的热处理工艺已成滞后状态，按目前常规的热处理方法，很难达到9Ni钢力学性能的要求，尤其是强度和韧性较低，极大的影响了低温钢在低温使用的安全性。
发明内容
发明目的
本发明的目的是针对镍低温钢的要求和强韧性的不足，对镍低温钢进行淬
火+深冷处理的方法进行处理，以提高镍低温钢的强度和韧性，并保持在使用中的稳定。
技术方案
本发明使用的化学物质材料为：9Ni低温钢、液氮、冷却水，其准备用量如下：以毫米、毫升为计量单位
9Ni低温钢：9Ni                            500mm×500mm×10mm
液氮：N2                                                                      500000mL±100mL
冷却水：H2O                                500000mL±100mL
热处理淬火、深冷处理方法如下：
（1）淬火
9Ni低温钢的淬火加热是在常化淬火炉中进行的，是在水冷过程中完成的；
①   开启常化淬火炉并加热，加热至温度820-840℃；
②将9Ni低温钢板垂直置于常化淬火炉中，并密闭，恒温保温40min；
③将冷却水500000mL±100mL加入水槽内，将淬火后的钢板快速放入水槽内，并淹没整个钢板，进行急冷，急冷时间30min；
（2）高温回火
高温回火是在回火炉中进行的，是在加热冷却过程中完成的；
①开启回火炉并加热，加热至温度540-560℃；
②将冷却后的钢板放入回火炉中，进行高温回火，回火时间50min；
③将高温回火后的钢板取出置于空气中，使其自然冷却至25℃；
（3）液氮预冷处理
液氮的预冷处理是在液氮槽中进行的，是在液氮槽内快速提拉过程中完成的；
①   将液氮500000mL置于液氮槽中，并恒定温度-196℃；
②将钢板置于提桶中，然后将装有钢板的提桶置于液氮中，并快速提拉，时间20min，即完成了预冷；
（4）液氮深冷处理
①将预冷处理后的钢板缓慢垂直吊装放入液氮槽中，液氮淹没整个钢板，并产生气泡，进行深冷处理，并恒定温度-196℃；
②液氮深冷处理时间30-40min；
③回温，液氮深冷处理后，将钢板捞出，置于回温架上，回温时间20-30min，回温后钢板恢复到25℃；
④深冷处理重复进行四次；
（5）低温回火，消除内应力
低温回火是在回火炉中进行的，是在加热冷却过程中完成的；
①开启回火炉并加热，加热温度100℃；
②将钢板置于回火炉中，并密闭，保温时间60min；
③回火后，关闭加热器，使钢板随炉自然冷却至25℃；
④回火后取出钢板，即为淬火、深冷处理的低温镍钢板；
（6）检测、分析、表征
对淬火、深冷处理的低温镍钢板进行检测、分析、表征；
用洛氏硬度计进行硬度测试；
用冲击试验机进行韧性试验；
用拉伸试验机进行强度试验；
结论：淬火、深冷处理的低温镍钢板洛氏硬度达到HRC 31-33，屈服强度达到695-705MPa，抗拉强度达到750-760MPa，低温冲击功达到250-260J。
有益效果
本发明与背景技术相比具有明显的先进性，是针对低温镍钢的特性和使用情况，对9Ni低温钢进行淬火急冷和液氮深冷处理，并经低温回火，消除内应力，可大幅度提高9Ni低温钢的强度、韧性和硬度，处理后硬度可达HRC 31-33，屈服强度达到695-705MPa，抗拉强度达到750-760MPa，低温冲击功达到250-260J，此工艺方法先进，数据准确翔实，处理效果好，稳定性强，是十分理想的低温镍钢的淬火深冷处理方法，也可用此方法处理其他低温钢。
附图说明
图1、低温镍钢深冷处理状态图
图2、9Ni钢深冷处理前后冲击断口形貌图
图3、9Ni钢深冷处理前后强度对比表
图4、9Ni钢深冷处理前后硬度对比表
图中所示，附图标记清单如下：
1、液氮深冷处理箱，2、箱座，3、液氮槽，4、进料通道，5、液氮，6、镍钢板，7、牵拉绳，8、隔热保护层,9、工作台。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做进一步说明：
图1所示，为低温镍钢深冷处理状态图，各部位置要正确，要严格控制工艺参数，按序操作。
低温镍刚深冷处理的化学物质的量值是按预先设置的范围确定的，以毫米、毫升为计量单位。
低温镍钢的深冷处理是在液氮深冷处理箱中进行的，是在液氮槽内深冷状态下完成的；
液氮深冷处理箱为立式，在液氮深冷处理箱1内底部设有工作台9，在工作台9上置放液氮槽3，在液氮深冷处理箱1的上部设有进料通道4，进料通道4与液氮槽3连通，在液氮槽3内为液氮5，液氮槽3内置放镍钢板6，镍钢板6由牵拉绳7吊装固定，液氮深冷处理箱1下部为箱座2，液氮深冷处理箱1外部为隔热保护层8，并进行隔热保护。
图2所示，为9Ni钢深冷处理前后冲击断口形貌图，a为淬火回火后、b为深冷处理后，图中可见深冷处理后9Ni钢的冲击断口韧窝小而多，成韧性断裂。
图3所示，为9Ni钢深冷处理前后强度对比表，表中明显看出深冷处理的强度指数优越。
图4所示，为9Ni钢深冷处理前后硬度对比表，表中明显看出深冷处理的硬度指数优越。

Claims (2)

1.一种低温镍钢的热处理淬火深冷处理方法，其特征在于：使用的化学物质材料为：9Ni低温钢、液氮、冷却水，其准备用量如下：以毫米、毫升为计量单位
9Ni低温钢：9Ni                            500mm×500mm×10mm
液氮：N2                                                                      500000mL±100mL
冷却水：H2O                                500000mL±100mL
热处理淬火、深冷处理方法如下：
（1）淬火
9Ni低温钢的淬火加热是在常化淬火炉中进行的，是在水冷过程中完成的；
①开启常化淬火炉并加热，加热至温度820-840℃；
②将9Ni低温钢板垂直置于常化淬火炉中，并密闭，恒温保温40min；
③将冷却水500000mL±100mL加入水槽内，将淬火后的钢板快速放入水槽内，并淹没整个钢板，进行急冷，急冷时间30min；
（2）高温回火
高温回火是在回火炉中进行的，是在加热冷却过程中完成的；
①开启回火炉并加热，加热至温度540-560℃；
②将冷却后的钢板放入回火炉中，进行高温回火，回火时间50min；
③将高温回火后的钢板取出置于空气中，使其自然冷却至25℃；
（3）液氮预冷处理
液氮的预冷处理是在液氮槽中进行的，是在液氮槽内快速提拉过程中完成
①将液氮500000mL置于液氮槽中，并恒定温度-196℃；
②将钢板置于提桶中，然后将装有钢板的提桶置于液氮中，并快速提拉，时间20min，即完成了预冷；
（4）液氮深冷处理
①将预冷处理后的钢板缓慢垂直吊装放入液氮槽中，液氮淹没整个钢板，并产生气泡，进行深冷处理，并恒定温度-196℃；
②液氮深冷处理时间30-40min；
③回温，液氮深冷处理后，将钢板捞出，置于回温架上，回温时间20-30min，回温后钢板恢复到25℃；
④深冷处理重复进行四次；
（5）低温回火，消除内应力
低温回火是在回火炉中进行的，是在加热冷却过程中完成的；
①开启回火炉并加热，加热温度100℃；
②将钢板置于回火炉中，并密闭，保温时间60min；
③回火后，关闭加热器，使钢板随炉自然冷却至25℃；
④回火后取出钢板，即为淬火、深冷处理的低温镍钢板；
（6）检测、分析、表征
对淬火、深冷处理的低温镍钢板进行检测、分析、表征；
用洛氏硬度计进行硬度测试；
用冲击试验机进行韧性试验；
用拉伸试验机进行强度试验；
结论：淬火、深冷处理的低温镍钢板洛氏硬度达到HRC 31-33，屈服强度达到695-705MPa，抗拉强度达到750-760MPa，低温冲击功达到250-260J。
2.根据权利要求1所述的一种低温镍钢的热处理淬火深冷处理方法，其特征在于：低温镍钢的深冷处理是在液氮深冷处理箱中进行的，是在液氮槽内深冷状态下完成的；
液氮深冷处理箱为立式，在液氮深冷处理箱（1）内底部设有工作台（9），在工作台（9）上置放液氮槽（3），在液氮深冷处理箱（1）的上部设有进料通道（4），进料通道（4）与液氮槽（3）连通，在液氮槽（3）内为液氮（5），液氮槽（3）内置放镍钢板（6），镍钢板（6）由牵拉绳（7）吊装固定，液氮深冷处理箱（1）下部为箱座（2），液氮深冷处理箱(1)外部为隔热保护层(8)，并进行隔热保护。
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Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106399653B (zh) * 2016-09-27 2018-01-30 中国科学院理化技术研究所 一种提高1Ni9低温钢冲击韧性的方法
CN106435127A (zh) * 2016-12-12 2017-02-22 江苏大学 一种提高CrWMn合金钢耐磨性的深冷处理方法
CN109022687A (zh) * 2018-07-27 2018-12-18 上海工程技术大学 一种石油钻杆接头的深冷处理工艺
CN109531057B (zh) * 2018-11-12 2020-07-31 常州旷达威德机械有限公司 一种9Ni钢封头的加工方法
CN109732501B (zh) * 2018-12-29 2021-07-09 哈电集团（秦皇岛）重型装备有限公司 一种接管冷装方法
CN110117708B (zh) * 2019-04-30 2021-03-26 河北文丰钢铁有限公司 一种薄规格钢板的淬火方法
CN110172556A (zh) * 2019-05-06 2019-08-27 贵州工程应用技术学院 一种增强不锈钢丝网抗疲劳强度的深冷处理方法
CN110438311B (zh) * 2019-08-07 2024-04-26 诸暨市海纳特钢有限公司 采用深冷工艺的弹簧钢丝淬火装置及方法
CN111286586B (zh) * 2020-03-27 2021-10-26 中国科学院理化技术研究所 钢铁材料的强韧化处理方法
CN111455143A (zh) * 2020-04-24 2020-07-28 上海电机学院 一种低温9Ni钢两相区淬火的热处理方法
CN111926152A (zh) * 2020-08-17 2020-11-13 沈阳飞机工业（集团）有限公司 一种23Co14Ni12Cr3MoE钢大型零件热处理变形控制方法
CN113106207B (zh) * 2021-04-20 2022-09-02 吉安锐迈管道配件有限公司 一种超低温9Ni钢热处理淬火冷却装置及工艺
CN114231700A (zh) * 2021-11-25 2022-03-25 大连透平机械技术发展有限公司 一种9%Ni材料的热处理及冷冻处理方法
CN115198059B (zh) * 2022-06-09 2023-09-08 太原理工大学 一种增加18CrNiMo7-6渗碳钢耐磨性的磁场深冷处理方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5875636A (en) * 1997-10-01 1999-03-02 Nu-Bit, Inc. Process for the cryogenic treatment of metal containing materials
CN1718774A (zh) * 2005-06-28 2006-01-11 大连理工大学 一种高速钢刀具深冷处理方法
CN101216233A (zh) * 2008-01-14 2008-07-09 浙江大学 基于自增压低温流体输送技术的可控温深冷处理系统
CN102766802A (zh) * 2012-08-06 2012-11-07 山西太钢不锈钢股份有限公司 一种低温高镍钢板及其制造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5875636A (en) * 1997-10-01 1999-03-02 Nu-Bit, Inc. Process for the cryogenic treatment of metal containing materials
CN1718774A (zh) * 2005-06-28 2006-01-11 大连理工大学 一种高速钢刀具深冷处理方法
CN101216233A (zh) * 2008-01-14 2008-07-09 浙江大学 基于自增压低温流体输送技术的可控温深冷处理系统
CN102766802A (zh) * 2012-08-06 2012-11-07 山西太钢不锈钢股份有限公司 一种低温高镍钢板及其制造方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
回火温度对9Ni 钢低温韧度的影响研究;杨秀利 等;《钢铁研究学报》;20100930;第22卷(第9期);22-27 *

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