CN113005363B - 600℃测试温度屈服强度大于700MPa的低合金耐热钢的热处理方法 - Google Patents

600℃测试温度屈服强度大于700MPa的低合金耐热钢的热处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于低合金耐热钢技术领域，具体涉及一种600℃测试温度屈服强度大于700MPa的低合金耐热钢及热处理方法，低合金耐热钢包括如下组分：C：0.22～0.32%，Si：0.25～0.50%，Mn：1.20～1.50%，Cr：1.40～1.80%，Mo：0.90～1.20%，V：0.30～0.50%，P≤0.010%，S≤0.010%，余量为Fe和不可避免的杂质，Mo元素抑制回火脆性，提高耐回火性，V元素能细化晶粒，改善韧性和塑性，提高材料的抗回火能力，经本发明的热处理方法热处理后，由于Cr、Mo、V等金属元素的固溶强化和碳化物弥散强化作用，材料的强度、韧性和耐回火性能得到大幅度提升，得到室温屈服强度达1200MPa以上、400℃的屈服强度达1000MPa以上、600℃的屈服强度达700MPa以上的新型耐热钢25CrMnMoV，该新型耐热钢具有较好的制造工艺性，可适应苛刻的工作环境。

Description

600℃测试温度屈服强度大于700MPa的低合金耐热钢的热处 理方法
技术领域
本发明属于低合金耐热钢技术领域，具体涉及一种600℃测试温度屈服强度大于700MPa的低合金耐热钢的热处理方法。
背景技术
25CrMo钢属于低碳合金钢，具有较好的塑韧性等力学性能，常用作镜板、车轴、套筒等，近年来，25CrMo钢工件应用环境不断拓宽，部分服役环境会出现短时高温和冲击情况，因此对材料提出了更高的要求，25CrMo钢已经不能满足应用要求，迫切需要开发一种能在600℃环境具有较高强度及塑韧性的新材料热处理方法。
发明内容
为了解决背景技术中问题，本发明公开一种600℃测试温度屈服强度大于700MPa的低合金耐热钢的热处理方法，适当提高Mo、V元素含量，增强材料固溶强化和沉淀强化作用，得到较高强度及塑韧性的新型耐热钢25CrMnMoV。
为实现上述发明目的，本发明采用下述技术方案：
一种600℃测试温度屈服强度大于700MPa的低合金耐热钢的热处理方法，包括下述步骤：
1)按有效截面200-400mm计，将25CrMnMoV试块放入热处理炉内，以40-60℃/h的速度升温至350±10℃保温3-6h，然后再以40-60℃/
h的速度升温至600-700℃保温3-6h；以50-80℃/h的速度升温至10
10-1050℃保温5-10h；
2)保温结束后，出炉空冷至室温；
3)以40-60℃/h的速度升温至350±10℃保温3-6h，然后再以40-60℃/h的速度升温至850-900℃保温5-10h；
4)保温结束后，出炉空冷至室温，完成材料的预处理；
5)以40-60℃/h的速度升温至350±10℃保温3-6h，再以40-60℃/h的速度升温至600-700℃保温3-6h；再以50-80℃/h的速度升温至1010-1030℃保温3-8h；
6)将工件从炉中取出，放入油中冷却，试块表面温度≤80℃之后从油中取出，油温控制≤50℃；
7)冷却结束后及时回火，以40-60℃/h的速度升温至300-350℃，保温3-6h；以40-60℃/h的速度升温至620-640℃，保温5-10h；
8)空冷至室温，完成25CrMnMoV试块的热处理，得到新型耐热钢25CrMnMoV能够达到如下性能指标：(1)室温测试环境：Rp0.2≥1100MPa；(2)400℃测试环境：Rp0.2≥1000MPa；(3)600℃测试环境：Rp0.2≥700MPa，所述低合金耐热钢包括按质量百分数计的如下组分：C：0.22～0.32％，Si：0.25～0.50％，Mn：1.20～1.50％，Cr：1.40～1.80％，Mo：0.90～1.20％，V：0.30～0.50％，P≤0.010％，S≤0.010％，余量为Fe和不可避免的杂质。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明将Mo元素标准含量控制在0.90-1.20％，V元素标准含量控制在0.30-0.50％，Mo元素抑制回火脆性，提高耐回火性，V元素能细化晶粒，改善韧性和塑性，提高材料的抗回火能力，经本发明的热处理方法热处理后，由于Cr、Mo、V等金属元素的固溶强化和碳化物弥散强化作用，材料的强度、韧性和耐回火性能得到大幅度提升，得到室温屈服强度Rp0.2达1200MPa以上、400℃的屈服强度Rp0.2达1000MPa以上、600℃的屈服强度Rp0.2达700MPa以上的新型耐热钢25CrMnMoV，该新型耐热钢具有较好的制造工艺性，可适应苛刻的工作环境。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步描述，本发明中百分数均为质量百分比：
1)采用感应熔炼的方法制备材料，并锻造成规格为Φ200×300mm的试块，具体化学成分见表1所示：
表1 25CrMnMoV钢化学成分(wt％)
元素 C Si Mn S P Cr Mo V
实测值 0.28 0.28 1.30 0.008 0.008 1.57 1.00 0.40
2)预处理：
①将25CrMnMoV试块(按有效截面200-400mm计)放入热处理炉内，以40℃/h的速度升温至350±10℃保温3h，然后再以50℃/h的速度升温至650±10℃保温3h；
②保温结束后，以60℃/h的速度升温至1030±10℃保温5h；保温结束后，出炉空冷至室温；
③以40℃/h的速度升温至350±10℃保温3h，然后再以50℃/h的速度升温至860±10℃保温5h，保温结束后，空冷至室温，完成材料预处理。
3)性能热处理：
①以40℃/h的速度升温至350±10℃保温3h，再以50℃/h的速度升温至650±10℃保温3h；再以60℃/h的速度升温至1020±10℃保温3h；
②将工件从炉中取出，放入淬火油中冷却，试块表面温度≤80℃之后从油中取出，油温控制≤50℃；
③冷却结束后及时回火，以50℃/h速度升温至350±10℃，保温3h；以60℃/h的速度升温至630±10℃，保温5h，出炉空冷。
将经预处理及性能热处理后25CrMnMoV材料，在室温、400℃和600℃三种环境测试其性能，具体见表2所示。
表2 25CrMnMoV钢的力学性能
Figure GDA0003637958170000051
本发明低合金耐热钢通过适当提高Mo、V元素含量，增强材料固溶强化和沉淀强化作用，使得该材料室温屈服强度Rp0.2达到1200MPa以上，400℃屈服强度Rp0.2达到1000MPa以上，600℃的屈服强度Rp0.2达到700MPa以上。本发明所述结构钢适用于不高于600℃的服役环境，材料特征为高温强度高、使用寿命长。
最后说明的是，上述实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求保护范围中。

Claims (1)

1.一种600℃测试温度屈服强度大于700MPa的低合金耐热钢的热处理方法，其特征是：包括下述步骤：
1)按有效截面200-400mm计，将25CrMnMoV试块放入热处理炉内，以40-60℃/h的速度升温至350±10℃保温3-6h，然后再以40-60℃/h的速度升温至600-700℃保温3-6h；以50-80℃/h的速度升温至1010-1050℃保温5-10h；
2)保温结束后，出炉空冷至室温；
3)以40-60℃/h的速度升温至350±10℃保温3-6h，然后再以40-60℃/h的速度升温至850-900℃保温5-10h；
4)保温结束后，出炉空冷至室温，完成材料的预处理；
5)以40-60℃/h的速度升温至350±10℃保温3-6h，再以40-60℃/h的速度升温至600-700℃保温3-6h；再以50-80℃/h的速度升温至1010-1030℃保温3-8h；
6)将工件从炉中取出，放入油中冷却，试块表面温度≤80℃之后从油中取出，油温控制≤50℃；
7)冷却结束后及时回火，以40-60℃/h的速度升温至300-350℃，保温3-6h；以40-60℃/h的速度升温至620-640℃，保温5-10h；
8)空冷至室温，完成25CrMnMoV试块的热处理，得到新型耐热钢25CrMnMoV能够达到如下性能指标：(1)室温测试环境：Rp0.2≥1100MPa；(2)400℃测试环境：Rp0.2≥1000MPa；(3)600℃测试环境：Rp0.2≥700MPa，所述低合金耐热钢包括按质量百分数计的如下组分：C：0.22～0.32％，Si：0.25～0.50％，Mn：1.20～1.50％，Cr：1.40～1.80％，Mo：0.90～1.20％，V：0.30～0.50％，P≤0.010％，S≤0.010％，余量为Fe和不可避免的杂质。
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