CN103436686B

CN103436686B - 一种G18CrMo2-6钢的回火工艺

Info

Publication number: CN103436686B
Application number: CN201310317262.6A
Authority: CN
Inventors: 李振江; 肖纳敏; 李殿中; 彭凡; 张瑞雪; 谢永祥
Original assignee: Ningxia Kocel Steel Foundry Co ltd; Institute of Metal Research of CAS
Current assignee: Ningxia Kocel Steel Foundry Co ltd; Institute of Metal Research of CAS
Priority date: 2013-07-25
Filing date: 2013-07-25
Publication date: 2014-11-05
Anticipated expiration: 2033-07-25
Also published as: CN103436686A

Abstract

本发明涉及钢铁热处理领域，具体为一种G18CrMo2-6钢的回火工艺，解决了G18CrMo2-6钢不同回火热处理制度下造成材料冲击韧性差及波动的问题。具体步骤如下：1）把已经进行过正火热处理的G18CrMo2-6钢以一定加热速度加热到Ac1以下某一温度进行不同保温时间回火热处理，进行夏比V口冲击试验，取得试验数据；2）将试验数据代入回火参数公式进行计算，绘制回火参数与冲击值对应曲线；3）根据回火参数曲线上的最佳值来制定合理的热处理工艺。本发明根据G18CrMo2-6钢的回火参数公式来制定热处理工艺，避免了设计错误，对回火工艺的设计更为合理，设计结果科学，规范。

Description

一种G18CrMo2-6钢的回火工艺

技术领域

本发明涉及钢铁热处理领域，具体为一种G18CrMo2-6钢的回火工艺，在制定回火热处理工艺时，确定回火加热速度、保温温度、保温时间、冷却速度的方法，使G18CrMo2-6钢的冲击韧性在不同工艺时均达到最佳。

背景技术

G18CrMo2-6钢是一种具有高强度、高塑性和高韧性的结构钢，是压力容器常用钢之一，广泛应用于火力发电厂锅炉、汽轮机、燃气轮机铸件的制造,如汽轮机主汽阀、汽缸、隔板以及锅炉阀壳等。

G18CrMo2-6钢成分中含碳量低，合金含量低，淬透性较差，奥氏体化后，正火条件下获得的是铁素体+贝氏体或贝氏体组织，在实际生产中，G18CrMo2-6钢压力容器通常采用的热处理工艺为正火+高温回火工艺。为了保证较高的强度，同时防止原奥氏体晶粒粗大，以获得良好的塑韧性，正火工艺一般选择在Ac₃+（40～80）℃之间保温一段时间强风冷却，随后在650℃～710℃高温回火。但是，在回火过程中加热速度、冷却速度没有明确的制定方案，保温时间则采用传统的25mm/h，这种热处理工艺条件下，贝氏体中碳化物颗粒往往会发生异常长大，从而导致G18CrMo2-6钢的冲击韧性变差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种G18CrMo2-6钢的回火工艺，解决了热处理过程中碳化物颗粒异常长大，从而导致性能不均匀的问题。

本发明的技术方案是：

一种G18CrMo2-6钢的回火工艺，根据回火参数HP值来控制回火过程，使G18CrMo2-6钢冲击值达到最佳值，其具体步骤如下：

1）将已经进行过正火热处理的G18CrMo2-6钢，以一定加热速度V_h加热到Ac₁以下某一温度T进行不同保温时间t的回火热处理，并以一定冷速速度V_c冷却到室温；进行夏比V口冲击试验，取得试样数据；

2）将回火热处理试验工艺参数代入以下回火参数公式进行计算，并绘制回火参数HP值与冲击值对应曲线；

HP = T (+ 273) [\log (\frac{T (+ 273)}{2.5 * V_{h} (20 - \log V_{h})} t + \frac{T (+ 273)}{2.3 * V_{c} (20 - \log V_{c})}) + 20] * 10^{- 3}

其中，HP代表回火参数；T代表保温温度，℃；t代表保温时间，h；V_h代表加热速度，℃/h；V_c代表冷却速度，℃/h；

3）根据回火参数曲线上最佳值来计算选择工艺参数，选择合理的热处理工艺参数。

所述步骤1）中，将已经进行过正火热处理的G18CrMo2-6钢，以加热速度V_h=20-100℃/h，加热到Ac1以下20～100℃保温时间1～10h，并以冷却速度V_c=20～100℃/h，冷却到室温。

所述步骤1）中，G18CrMo2-6钢是指碳含量0.15%～0.25%，铬含量0.5%～3%，钼含量0.5%～1.5%的低碳低合金钢。

所述步骤1）中，夏比V口冲击试验在室温下进行。

所述步骤3）中，回火参数上的最佳值是指冲击韧性最大时对应的HP值。

本发明针对G18CrMo2-6钢，设计了回火参数公式：

HP = T (+ 273) [\log (\frac{T (+ 273)}{2.5 * V_{h} (20 - \log V_{h})} t + \frac{T (+ 273)}{2.3 * V_{c} (20 - \log V_{c})}) + 20] * 10^{- 3}

该回火参数公式是考虑到G18CrMo2-6钢在回火过程中碳化物的变化过程，结合经典钢铁材料材料寿命预测公式：

HP=T(+273)(20+logt)*10^-3

将其应用到回火热处理领域，同时由于实际生产中大件加热及冷却速度很慢，势必对对保温时间有一定的影响，因此，对加热速度及冷却速度多组数据进行归纳，分析总结，提出了回火参数公式。

本发明中，Ac1是指材料在加热过程中开始形成（转变）奥氏体的温度。

本发明的有益效果为：

1、现有回火工艺通常采用较慢的加热速度加热到650℃～710℃，按照材料壁厚采用25mm/h来保温，保温后随炉冷却到室温。这种工艺极易导致碳化物异常长大，尽管能获得所需的强度及塑性，但G18CrMo2-6钢的冲击韧性很差，综合力学性能不理想。本发明根据G18CrMo2-6钢在热处理过程中微观组织及析出相的变化特征，在回火工艺设计是通过试验与回火参数公式相结合，制定合理的回火热处理工艺，最终获得的组织中碳化物细小、弥散。这种新型的热处理工艺与现有技术相比，在保证G18CrMo2-6钢强度和塑性的前提下，具有良好的冲击韧性，获得非常良好的冲击力学性能。

2、本发明制定G18CrMo2-6钢的回火工艺的方法，根据G18CrMo2-6钢热处理过程中微观组织演变特征，对G18CrMo2-6钢采用回火参数公式来设计热处理制度，从加热速度、保温温度、保温时间、冷却速度全方面来制定热处理工艺，成功解决了回火过程中碳化物长大引起的冲击韧性较差的问题，这种方法根据G18CrMo2-6钢的回火参数公式来制定热处理工艺，避免了设计错误，对回火工艺的设计更为合理，设计结果科学，规范。

附图说明

图1为实施例中回火参数HP与冲击值对应曲线。

具体实施方式

本发明G18CrMo2-6钢的回火工艺，步骤如下：1）把已经进行过正火热处理的G18CrMo2-6钢以一定加热速度加热到Ac1以下某一温度进行不同保温时间回火热处理，进行夏比V口冲击试验，取得试验数据；2）将试验数据代入回火参数公式进行计算，绘制回火参数与冲击值对应曲线；3）根据回火参数曲线上的最佳值来制定合理的热处理工艺。

下面结合实施例对本发明的实施例作详细说明。

实施例1

本实施例中，G18CrMo2-6钢选用材料G18CrMo2-6，其化学成分见表1：

表1，核电高压缸G18CrMo2-6的化学成分（质量分数，%）

元素

C

Si

Mn

P

S

Cu

成分规范

0.15～0.20

0.20～0.60

0.50～0.90

≤0.025

≤0.50

元素

Cr

Mo

Ni

V

Fe

-

成分规范

0.40～0.65

0.45～0.70

0.30～0.50

≤0.04

bal.

-

1）将已经进行过正火热处理的G18CrMo2-6钢G18CrMo2-6以加热速度50℃/h加热到660℃进行保温2h、4h、6h、8h、10h回火热处理，并以一定冷却速度50℃/h冷却到室温。进行夏比V口室温冲击试验，取得试验数据见表2：

表2，660℃回火后核电高压缸G18CrMo2-6的冲击试验数据

回火保温时间（h）	6	12	18	24	30
						冲击值AKv（J）	40	53	90	71	56
HP值	19.09	19.34	19.49	19.60	19.69

2）将热处理试验工艺参数代入以下回火参数公式进行计算：

HP = T (+ 273) [\log (\frac{T (+ 273)}{2.5 * V_{h} (20 - \log V_{h})} t + \frac{T (+ 273)}{2.3 * V_{c} (20 - \log V_{c})}) + 20] * 10^{- 3}

其中，HP代表回火参数；T代表回火保温温度（℃）；T（+273）代表回火保温绝对温度（K）；t代表保温时间（h）；V_h代表加热速度（℃/h）；V_c代表冷却速度（℃/h）。

绘制回火参数HP与冲击值对应曲线，HP值见表2，回火参数HP与冲击值对应曲线见图1。

3）如图1所示，根据回火参数曲线上最佳值19.49，回火温度选用680℃，加热速度选用50℃/h，冷却速度选用50℃/h冷却到室温，根据计算，保温时间选用6h，对试样进行夏比V口冲击试验，冲击值为87J，与660℃回火保温18h结果基本相同。

实施例结果表明，本发明方法根据G18CrMo2-6钢热处理过程中微观组织的变化特征，利用回火参数公式来设计回火热处理工艺，避免了碳化物的异常长大，实现了冲击力学性能的最佳化，设计结果科学，规范，解决了G18CrMo2-6钢不同回火热处理制度下造成材料冲击韧性差及波动的问题。

Claims

1.一种G18CrMo2-6钢的回火工艺，其特征在于，根据回火参数HP值来控制回火过程，使G18CrMo2-6钢冲击值达到最佳值，其具体步骤如下：

1)将已经进行过正火热处理的G18CrMo2-6钢，以一定加热速度V_h加热到Ac₁以下某一温度T进行不同保温时间t的回火热处理，并以一定冷却速度V_c冷却到室温；进行夏比V口冲击试验，取得试样数据；

所述步骤1)中，将已经进行过正火热处理的G18CrMo2-6钢，以加热速度V_h＝20～100℃/h，加热到Ac₁以下20～100℃保温时间1～10h，并以冷却速度V_c＝20～100℃/h，冷却到室温；

2)将回火热处理试验工艺参数代入以下回火参数公式进行计算，并绘制回火参数HP值与冲击值对应曲线；

3)根据回火参数曲线上最佳值来计算选择工艺参数，选择合理的热处理工艺参数；

所述步骤3)中，回火参数上的最佳值是指冲击韧性最大时对应的HP值。

2.按照权利要求1所述的G18CrMo2-6钢的回火工艺，其特征在于：所述步骤1)中，G18CrMo2-6钢是指碳含量0.15％～0.25％，铬含量0.5％～3％，钼含量0.5％～1.5％的低碳低合金钢。

3.按照权利要求1所述的G18CrMo2-6钢的回火工艺，其特征在于：所述步骤1)中，夏比V口冲击试验在室温下进行。