CN104178611A - 一种s520b材料的热处理工艺及其应用 - Google Patents

一种s520b材料的热处理工艺及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种S520B材料的热处理工艺及其应用，属于热处理工艺技术领域。该工艺包括以下步骤：（1）固溶化处理，在1050℃±5℃下保温2.0～3.0小时，然后油（或水）冷；（2）经步骤（1）固溶化处理后的S520B材料，增加调整处理，即在850℃±5℃下保温2.5～3.5小时后油冷；（3）时效处理，在570℃±10℃（或者590℃±10℃）保温4～5小时，然后空冷。经本发明处理后的低温压缩机零件，其低温机械性能的一次合格率大幅提高。

Description

一种S520B材料的热处理工艺及其应用
技术领域
本发明涉及热处理工艺技术领域，具体涉及一种S520B材料的热处理工艺及其应用，该工艺适用于离心压缩机低温零件用S520B材料的热处理，也可应用于其它有低温要求工件用S520B材料的热处理。
背景技术
目前，低温压缩机用S520B材料的传统热处理工艺是固溶化处理+时效处理，经传统热处理工艺方法处理后的S520B低温零件，很难保证机械性能的一次合格，一般要经过多次返修才能合格。
发明内容
本发明的目的在于提供一种S520B材料的热处理工艺及其应用，通过改进S520B材料的传统热处理工艺（固溶化处理+时效处理），在固溶化处理和时效处理中间增加调整处理，即热处理工艺改为：固溶化处理+调整处理+时效处理；提高应用于低温条件下（-20℃～-80℃）的S520B材料的机械性能数值，提高其综合机械性能的一次合格率。
为实现上述目的，本发明技术方案是：
一种S520B材料的热处理工艺，该工艺包括以下步骤：
（1）固溶化处理：在1050℃±5℃下保温2.0～3.0小时，然后油（或水）冷；
（2）调整处理：经步骤（1）固溶化处理后的S520B材料在850℃±5℃下保温2.5～3.5小时后油冷；
（3）时效处理：经步骤（2）调整处理后的S520B材料在570℃±10℃（或者590℃±10℃）保温4～5小时，然后空冷。
所述S520B材料的化学成分如表1所示：
表1所用S520B材料的实际化学成分
本发明具有以下有益效果：
1、低温压缩机零件用S520B材料采用本发明热处理工艺，可以提高其热处理后的综合机械性能数值，由原来的多次返修才能合格，改进为直接一次合格，综合机械性能数值提高、直接一次合格的原因是：调整Ms点后，组织均匀、细化了，力学性能的稳定性提高了。
2、本发明热处理工艺不但可以用在低温（-20℃～-80℃）压缩机零件用S520B材料上，而且可以用在其它装置有低温（-20℃～-80℃）要求工件用S520B材料上。
具体实施方式
下面结合实施例详述本发明。
以下实施例所用S520B材料其化学成分为：C:0.031wt.%；Si：0.31wt.%；Mn：0.59wt.%；Cr：14.21wt.%；Ni：5.67wt.%；Mo：0.73wt.%；S：0.003wt.%；P：0.021wt.%；Nb：0.37wt.%；Cu：1.34wt.%；Fe：余量。
实施例1
低温离心压缩机零件用S520B材料，对其进行热处理，包括以下步骤：
（1）固溶化处理，在1050℃±5℃下保温2.0～3.0小时，然后水冷；
（2）经步骤（1）固溶化处理后的S520B材料，增加调整处理，即在850℃±5℃下保温2.5～3.5小时后油冷；
（3）时效处理，在590℃±10℃保温4～5小时，然后空冷。
对比例1
与实施例1不同之处在于：省略步骤（2）。
经测试实施例1热处理后的S520B零件（材质编号：10-12550-40）其CharpyV型缺口低温冲击指标较对比例1热处理后的S520B零件（材质编号：10-12550-30）明显提高，数据见表1-2和表2-2，其中表2-2对比例1的低温冲击数据是不合格的，表1-2实施例1低温冲击数据是合格的。实施例1和对比例1的常温机械性能数据都是合格的，见表1-1和表2-1。低温冲击数据合格的原因是，调整Ms点后，组织均匀、细化了，力学性能的稳定性提高了。
表1-1、实施例1热处理后的常温机械性能数据
材质编号 RP0.2MPa RmMPa A% Z% Akv2J
10-12550-40 892 962 19.0 72 130、148、150
表1-2、实施例1热处理后的Charpy V型缺口低温冲击数据
材质编号 常温20℃ -20℃ -40℃ -60℃ -80℃
10-12550-40 130、148、150 110、120、124 66、72、78 36、54、54 30、34、34
表2-1、对比例1热处理后的常温机械性能数据
材质编号 RP0.2MPa RmMPa A% Z% Akv2J
10-12550-30 1083 1120 14.5 66 66、66、66
表2-2、对比例1热处理后的Charpy V型缺口低温冲击数据
材质编号 常温20℃ -20℃ -40℃ -60℃ -80℃
10-12550-30 66、66、66 20、20、24 20、26、30 12、12、18 10、10、8
实施例2
低温离心压缩机零件用S520B材料，对其进行热处理，包括以下步骤：
（1）固溶化处理，在1050℃±5℃下保温2.0～3.0小时，然后油冷；
（2）经步骤（1）固溶化处理后的S520B材料，增加调整处理，即在850℃±5℃下保温2.5～3.5小时后油冷；
（3）时效处理，在570℃±10℃保温4～5小时，然后空冷。
对比例2
与实施例2不同之处在于：省略步骤（2）。
经测试实施例2热处理后的S520B零件（材质编号：10-12550-60）其CharpyV型缺口低温冲击指标较对比例2（材质编号：10-12550-90）明显提高，数据见表3-2和表4-2，其中表4-2对比例2的低温冲击数据是不合格的，表3-2实施例2低温冲击数据是合格的。实施例2和对比例2的常温机械性能数据都是合格的，见表3-1和表4-1。低温冲击数据合格的原因是，调整Ms点后，组织均匀、细化了，力学性能的稳定性提高了。
表3-1、实施例2热处理后的常温机械性能数据
材质编号 RP0.2MPa RmMPa A% Z% Akv2J
10-12550-60 928 978 20.0 68 146、156、158
表3-2、实施例2热处理后的Charpy V型缺口低温冲击数据
材质编号 常温20℃ -20℃ -40℃ -60℃ -80℃
10-12550-60 146、156、158 140、120、120 104、104、110 40、50、60 44、50、62
表4-1、对比例2热处理后的常温机械性能数据
材质编号 RP0.2MPa RmMPa A% Z% Akv2J
10-12550-90 1080 1114 13.5 64 76、76、64
表4-2、对比例2热处理后的Charpy V型缺口低温冲击数据
材质编号 常温20℃ -20℃ -40℃ -60℃ -80℃
10-12550-90 76、76、64 34、34、36 26、26、28 16、16、14 12、12、10
实施例3
低温离心压缩机零件用S520B材料，对其进行热处理，包括以下步骤：
（1）固溶化处理，在1050℃±5℃下保温2.0～3.0小时，然后油冷；
（2）经步骤（1）固溶化处理后的S520B材料，增加调整处理，即在850℃±5℃下保温2.5～3.5小时后油冷；
（3）时效处理，在590℃±10℃保温4～5小时，然后空冷。
对比例3
与实施例3不同之处在于：省略步骤（2）。
经测试实施例3热处理后的S520B零件（材质编号：10-12550-70）其CharpyV型缺口低温冲击指标较对比例3（材质编号：10-12550-100）明显提高，数据见表5-2和表6-2，其中表6-2对比例3的低温冲击数据是不合格的，表5-2实施例3低温冲击数据是合格的。实施例3和对比例3的常温机械性能数据都是合格的，见表5-1和表6-1。低温冲击数据合格的原因是，调整Ms点后，组织均匀、细化了，力学性能的稳定性提高了。
表5-1、实施例3热处理后的常温机械性能数据
材质编号 RP0.2MPa RmMPa A% Z% Akv2J
10-12550-70 862 926 21.0 70 138、152、160
表5-2、实施例3热处理后的Charpy V型缺口低温冲击数据
材质编号 常温20℃ -20℃ -40℃ -60℃ -80℃
10-12550-70 138、152、160 124、124、130 110、130、130 59、59、62 46、46、48
表6-1、对比例3热处理后的常温机械性能数据
材质编号 RP0.2MPa RmMPa A% Z% Akv2J
10-12550-100 1053 1107 14.5 68 70、76、80
表6-2、对比例3热处理后的Charpy V型缺口低温冲击数据
材质编号 常温20℃ -20℃ -40℃ -60℃ -80℃
10-12550-100 70、76、80 32、32、38 27、27、28 12、14、16 10、10、12

Claims (4)

1.一种S520B材料的热处理工艺，其特征在于：该工艺包括以下步骤：
（1）固溶化处理：在1050℃±5℃下保温2.0～3.0小时，然后油冷或水冷；
（2）调整处理：经步骤（1）固溶化处理后的S520B材料在850℃±5℃下保温2.5～3.5小时，然后油冷；
（3）时效处理：经步骤（2）调整处理后的S520B材料在570℃±10℃或者590℃±10℃保温4～5小时，然后空冷。
2.根据权利要求1所述的热处理工艺，其特征在于：所述S520B材料的化学成分为：C:0.031wt.%；Si：0.31wt.%；Mn：0.59wt.%；Cr：14.21wt.%；Ni：5.67wt.%；Mo：0.73wt.%；S：0.003wt.%；P：0.021wt.%；Nb：0.37wt.%；Cu：1.34wt.%；Fe：余量。
3.根据权利要求1所述的热处理工艺的应用，其特征在于：该工艺应用于低温条件下使用S520B材料的工件。
4.根据权利要求3所述的热处理工艺的应用，其特征在于：该工艺应用于压缩机零件用S520B材料上。
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