CN113376040A - 一种耐热钢里氏硬度与布氏硬度的换算方法 - Google Patents

一种耐热钢里氏硬度与布氏硬度的换算方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113376040A
CN113376040A CN202110500155.1A CN202110500155A CN113376040A CN 113376040 A CN113376040 A CN 113376040A CN 202110500155 A CN202110500155 A CN 202110500155A CN 113376040 A CN113376040 A CN 113376040A
Authority
CN
China
Prior art keywords
hardness
heat
brinell
sample
resistant steel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202110500155.1A
Other languages
English (en)
Inventor
张启礼
金学峰
高昌平
候伟峰
翟孟杰
张凤林
林煜彬
诸美杏
黄耀杰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GUANGDONG INSTITUTE OF SPECIAL EQUIPMENT INSPECTION
Guangdong University of Technology
Original Assignee
GUANGDONG INSTITUTE OF SPECIAL EQUIPMENT INSPECTION
Guangdong University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GUANGDONG INSTITUTE OF SPECIAL EQUIPMENT INSPECTION, Guangdong University of Technology filed Critical GUANGDONG INSTITUTE OF SPECIAL EQUIPMENT INSPECTION
Priority to CN202110500155.1A priority Critical patent/CN113376040A/zh
Publication of CN113376040A publication Critical patent/CN113376040A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/40—Investigating hardness or rebound hardness
    • G01N3/42—Investigating hardness or rebound hardness by performing impressions under a steady load by indentors, e.g. sphere, pyramid
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/18—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/26—Methods of annealing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/26—Methods of annealing
    • C21D1/28—Normalising
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/55—Hardenability tests, e.g. end-quench tests
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
    • G06F17/10—Complex mathematical operations
    • G06F17/15—Correlation function computation including computation of convolution operations

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Algebra (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Abstract

本发明公开了一种耐热钢里氏硬度与布氏硬度的换算方法，本发明的换算方法采用了两大类热处理方法，即综合整体热处理和顶端淬火热处理，获得了5种常见耐热钢不同的硬度等级，对于单一钢种其硬度测量点可以达到100个。针对不同耐热钢的不同特性，得到了不同硬度范围内里氏硬度与布氏硬度的换算关系，对不同耐热钢的换算关系进行了详细区分，提高了里氏硬度与布氏硬度换算的准确性。

Description

一种耐热钢里氏硬度与布氏硬度的换算方法
技术领域
本发明涉及金属材料技术领域，具体涉及一种耐热钢里氏硬度与布氏硬度的换算方法。
背景技术
耐热钢具有优异的高温强度、良好的抗高温氧化性以及化学稳定性，已广泛应用于电站锅炉的高温集箱和蒸汽管道等高温设备。在电站锅炉的实际运行中，耐热钢长期服役于高温、高压以及蒸汽腐蚀等恶劣环境中，会造成其组织及性能的变化，从而影响到设备运行的可靠性和安全性，因此，对耐热钢进行安全性能检验具有重要意义。硬度检测是电站锅炉检验中常用的一种检测方法，在安装监检和内部检验过程中应用较多。耐热钢材料的强度、组织形态、热处理工艺以及残余应力等都与硬度密切相关，因此，提高硬度检测的准确性和可靠性对电站锅炉管件的制造、安装质量、安全评定等起到重要作用。然而，在电站锅炉的实际检验中，由于条件限制，通常采用里氏硬度检测方法，这种方法简单、方便、检测效率高，适用于测量大型、难以拆卸及特殊部位的工件。目前DL/T 438-2009《火力发电厂金属技术监督规程》和DL/T 869-2012《火力发电厂焊接技术规程》中规定电站锅炉用钢以布氏硬度值为标准，所以现场采用的里氏硬度需换算为布氏硬度。
相关技术中关于里氏硬度与布氏硬度的换算有直接换算和查表换算，一些常用的便携式里氏硬度计，都自带换算功能，通过内部软件程序的换算能够直接换算出材料的布氏硬度值，但由于两种硬度检测方法原理上存在巨大差异，直接换算会带来偏差，导致硬度检测准确性降低，当材料的牌号、硬度范围不同时，这种换算偏差大小也不尽相同，为准确检测出耐热钢硬度带来了困难。国标GB/T 17394.4-2014《金属材料里氏硬度试验第4部分：硬度值换算表》中给出了碳钢、低合金钢、铸钢等材料的里氏硬度与其他硬度的换算表，但在该表中，碳钢、低合金钢和铸钢用于同一种换算关系，并未做更详细划分。这些钢的材料特性虽比较接近，但仍存在一定差异，如果按照相同换算关系，造成的误差较大，而且该表中只给出低合金钢硬度值换算，对于P91、P92等合金含量较高的材料，其里氏与布氏硬度的换算关系尚不明确。
另外，有相关研究通过对铸铁、铸钢、耐热钢等材料进行热处理，得到里氏硬度值与布氏硬度值，回归分析得到二者的换算关系式。但这些不同材料的里氏硬度与布氏硬度之间的换算关系，由于硬度测量值少、硬度分布不均匀以及硬度范围窄，得到的关系式存在的误差，硬度换算也存在一定的局限性。
因此，需要开发一种耐热钢里氏硬度与布氏硬度的换算方法，该方法测定误差小且硬度范围宽。
发明内容
本发明要解决的技术问题为：提供一种耐热钢里氏硬度与布氏硬度的换算方法，该方法测定误差小且硬度范围宽。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种耐热钢里氏硬度与布氏硬度的换算方法，包括以下步骤：
S1、曲线建立：制备耐热钢试样，并将耐热钢试样预处理；
利用布氏硬度计测试耐热钢试样的布氏硬度值HBW；
利用里氏硬度计测试耐热钢试样的里氏硬度值HLD；
将HBW和HLD平均值分别作为对应值，作出硬度对比曲线，得计算公式；
S2、硬度测量：将耐热钢待测样用里氏硬度计测定若干个测试点，取测试点的平均值作为待测样的里氏硬度值HLD；
S3、硬度换算：将步骤S2中测得的待测样的里氏硬度值HLD代入步骤S1中计算公式得到该部件的布氏硬度；
其中，所述耐热钢包括P91钢、P92钢、P22钢、12Cr1MoV钢和15CrMo钢中的一种。
根据本发明的一些实施方式，当所述耐热钢为P91钢时，所述计算公式为：
当所述步骤S2中待测样的里氏硬度值HLD的测试结果为475～584时，待测样的布氏硬度值HBW＝0.89HLD－221.07；
当所述步骤S2中待测样的里氏硬度值HLD的测试结果为584～750时，待测样的布氏硬度值HBW＝1.61HLD－641.11。
根据本发明的一些实施方式，当所述耐热钢为P92钢时，所述计算公式为：
当所述步骤S2中待测样的里氏硬度值HLD的测试结果为425～572时，待测样的布氏硬度值HBW＝0.00286HLD2－1.85HLD+436.11；
当所述步骤S2中待测样的里氏硬度值HLD的测试结果为572～800时，待测样的布氏硬度值HBW＝0.00522HLD2－5.46HLD+1729.30。
根据本发明的一些实施方式，当所述耐热钢为P22钢时，所述计算公式为：
所述待测样的布氏硬度值HBW＝0.00161HLD2－0.66HLD+155.68。
根据本发明的一些实施方式，当所述耐热钢为12Cr1MoV钢时，所述计算公式为：
所述待测样的布氏硬度值HBW＝0.00165HLD2－0.57HLD+82.55。
根据本发明的一些实施方式，当所述耐热钢为15CrMo钢时，所述计算公式为：
所述待测样的布氏硬度值HBW＝0.00211HLD2－1.21HLD+305.09。
根据本发明的一些实施方式，所述预处理工艺包括保温工艺和热处理工艺。
根据本发明的一些实施方式，所述热处理工艺包括顶端淬火热处理工艺和整体热处理工艺中的一种。
根据本发明的一些实施方式，所述保温工艺的工艺参数如下：
保温温度为950℃～1100℃，保温时间为30min～60min。
根据本发明的一些实施方式，所述顶端淬火热处理工艺的工艺参数如下：
所述顶端淬火热处理工艺的介质包括水；所述顶端淬火热处理工艺的压力为0.1MPa～0.2MPa；所述顶端淬火热处理工艺的时间为10min～20min。
根据本发明的一些实施方式，所述整体热处理工艺包括正火工艺、水淬后回火工艺、盐淬工艺、油淬工艺和直接退火工艺中的一种。
根据本发明的一些实施方式，所述正火工艺包括空冷、风冷和空冷后回火中的至少一种。
根据本发明的一些实施方式，所述回火，温度为700℃～750℃，时间为1h～2h。
根据本发明的一些实施方式，所述水淬回火工艺包括低温回火、中温回火和高温回火中的一种。
根据本发明的一些实施方式，所述低温回火，温度为200℃～300℃，时间为1h～2h。
根据本发明的一些实施方式，所述中温回火，温度为450℃～550℃，时间为1h～2h。
根据本发明的一些实施方式，所述高温回火，温度为700℃～800℃，时间为1h～2h。
根据本发明的一些实施方式，所述直接退火工艺为随炉冷却。
根据本发明的一些实施方式，当所述预处理选用整体热处理工艺时，所述耐热钢试样的尺寸为60mm～70mm×30mm～40mm×10mm～20mm。
根据本发明实施方式的方法，至少具备如下有益效果：本发明的测算方法采用了两大类热处理方法，即综合整体热处理和顶端淬火，与10种整体热处理工艺结合起来，获得5种常见耐热钢不同的硬度等级，对于单一钢种其硬度测量点可以达到100个。针对不同耐热钢的不同特性，得到了不同硬度范围内里氏硬度与布氏硬度换算关系，对不同耐热钢的换算关系进行了详细区分，提高了里氏硬度与布氏硬度换算的准确性。
附图说明
图1本发明实施例中顶端淬火试样尺寸示意图；
图2本发明实施例中整体热处理示意图；
图3本发明实施例中顶端淬火热处理示意图；
图4本发明实施例中顶端淬火热处理试样硬度测量示意图；
图5本发明实施例中顶端淬火热处理试样硬度测量位点示意图；
图6本发明实施例中整体热处理试样硬度测量位点示意图；
图7本发明实施例中P91钢里氏与布氏硬度回归曲线；
图8本发明实施例中P92钢里氏与布氏硬度回归曲线；
图9本发明实施例中P22钢里氏与布氏硬度回归曲线；
图10本发明实施例中12Cr1MoV钢里氏与布氏硬度回归曲线；
图11本发明实施例中15CrMo钢里氏与布氏硬度回归曲线。
具体实施方式
以下将结合实施例对本发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。
本发明的实施例1为：一种耐热钢里氏硬度与布氏硬度的换算方法，包括以下步骤：
S1、试样的制备：采用热处理方法对P91钢进行硬度等级区分，因此制备两种热处理试样，一种为整体热处理试样，另一种为顶端淬火试样；其中，整体热处理试样尺寸为65mm×30mm×20mm，而顶端淬火试样尺寸如图1所示。
上述整体热处理工艺如图2所示，将整体热处理试样放置于置物台上，进行整体热处理。
上述顶端淬火工艺如图3所示，将顶端淬火试样放置于淬火设备上；其中，试样与出水口的距离为12.5mm，出水口的内径为12mm，出水压力在0.1～0.2MPa之间，淬火时间为15min。
S2热处理工艺：对试样分别进行如下工艺1～11，工艺参数如表1所示，所有工艺最终冷却至室温27℃。
表1本发明实施例1(P91钢)热处理工艺参数
Figure BDA0003056186080000051
其中，工艺1为顶端淬火热处理工艺；工艺2～10为整体热处理工艺。
整体热处理工艺，每种工艺取3个样品进行试验；顶端淬火取3组试样(1组两个试样，分别进行顶端淬火和正火处理)进行试验。
S3硬度测量：顶端淬火后的试样加工为尺寸100×17×17mm长方体，和整体热处理试样一起采用抛光机打磨至试样表面平整，试样表面符合GB/T17394.1-2014《金属材料里氏硬度试验第1部分：试验方法》和GB/T231.1-2009《金属材料布氏硬度试验第1部分：试验方法》中的标准。
顶端淬火试样的测量步骤如下：
按GB/T231.1-2009《金属材料布氏硬度试验第1部分：试验方法》要求，采用HBRVU-187.5型布洛维硬度计在试样的表面测量硬度，测试条件为Ф2.5mm的硬质合金压头，加载载荷为1839N，加载时间为10s。
按GB/T17394.1-2014《金属材料里氏硬度试验第1部分：试验方法》要求，试样的质量小于试验允许的最小质量，对试样进行刚性支承并耦合到载物台上进行试验，借助凡士林作为耦合剂将试样耦合到高8cm，重5kg的表面粗糙度50nm的载物台。在布氏硬度测量面的相邻面进行里氏硬度测量。
顶端淬火试样硬度测量示意图如图4和图5所示。3组试样分别以距离试样淬火端边缘3、4、5mm的位置开始测量，同一梯度上取3个测量点，两测量点距离3mm的间隔向正火端测量，待硬度值变化不大时增加测量间隔。同一梯度上的3个里氏硬度和布氏硬度的平均值作为一组试样的硬度值。以不同位置开始测量3组试样的方式得到了不同梯度上的硬度值，将3组试样的硬度值交叉合并作为最后的硬度值。
整体热处理试样的测量步骤如下：
顶端淬火试样硬度测量示意图如图6所示。在整体热处理试样表面中线上取5个点，进行布氏硬度测量，测试点间距为10mm，在布氏压痕周围采用梅花型分布，均匀取5个点进行里氏硬度测量，布氏硬度压痕与里氏硬度压痕间隔5mm。每个试样5个布氏硬度的平均值和25个里氏硬度的平均值作为最后的硬度值。
S4、里氏与布氏硬度关系：完成上述的工艺流程，得到耐热钢经过顶端淬火和整体热处理工艺后所测的里氏硬度和布氏硬度，以里氏硬度为横坐标，布氏硬度为纵坐标，对二者进行回归分析，建立里氏与布氏硬度之间的换算关系，P91钢的里氏硬度与布氏硬度回归曲线如图7所示。
P91钢里氏与布氏硬度换算关系式：
当里氏硬度值HLD的范围在475～584时，HBW＝0.89HLD－221.07；
当里氏硬度值HLD的范围在584～750时，HBW＝1.61HLD－641.11。
S5、待测样测试：待测样的里氏硬度值、布氏硬度值(实测)和布氏硬度值(计算)结果见表2。
表2P91钢实测布氏硬度和计算布氏硬度值对照表
测试点 里氏硬度值(HLD) 布氏硬度值(实测) 布氏硬度值(计算) 误差
1 493 215.9 217.7 0.83％
2 545 266.5 264 0.94％
3 658 421.2 418.3 0.69％
4 668 427.8 434.4 1.50％
5 708 497.2 498.8 0.31％
由表2得知，由公式计算得到的布氏硬度值与实测布氏硬度值相对误差较小，最小误差为0.31％，说明通过公式可得到误差较小的布氏硬度值。
本发明的实施例2为：一种耐热钢里氏硬度与布氏硬度的换算方法，与实施例1的差异在于：
本实施例的耐热钢为P92。
S4、里氏与布氏硬度关系：完成上述的工艺流程，得到耐热钢经过顶端淬火和整体热处理工艺后所测的里氏硬度和布氏硬度，以里氏硬度为横坐标，布氏硬度为纵坐标，对二者进行回归分析，建立里氏与布氏硬度之间的换算关系，P92钢的里氏硬度与布氏硬度回归曲线如图8所示。
P92钢里氏与布氏硬度换算关系式：
当里氏硬度值HLD的范围在425～572时，HBW＝0.00286HLD2－1.85HLD+436.11；
当里氏硬度值HLD的范围在572～800时，HBW＝0.00522HLD2－5.46HLD+1729.30。
S5、待测样测试：待测样的里氏硬度值、布氏硬度值(实测)和布氏硬度值(计算)结果见表3。
表3P92钢实测布氏硬度和计算布氏硬度值对照表
Figure BDA0003056186080000071
Figure BDA0003056186080000081
由表3得知，由公式计算得到的布氏硬度值与实测布氏硬度值相对误差较小，最小误差为0.16％，说明通过公式可得到误差较小的布氏硬度值。
本发明的实施例3为：一种耐热钢里氏硬度与布氏硬度的换算方法，与实施例1的差异在于：
本实施例的耐热钢为P22。
热处理工艺参数如表4所示，所有工艺最终冷却至室温27℃。
表4本发明实施例3(P22)的热处理工艺参数
Figure BDA0003056186080000082
S4、里氏与布氏硬度关系：完成上述的工艺流程，得到耐热钢经过顶端淬火和整体热处理工艺后所测的里氏硬度和布氏硬度，以里氏硬度为横坐标，布氏硬度为纵坐标，对二者进行回归分析，建立里氏与布氏硬度之间的换算关系，P22钢的里氏硬度与布氏硬度回归曲线如图9所示。
P22钢里氏与布氏硬度换算关系式：HBW＝0.00161HLD2－0.66HLD+155.68；
S5、待测样测试：待测样的里氏硬度值、布氏硬度值(实测)和布氏硬度值(计算)结果见表5。
表5P22钢实测布氏硬度和计算布氏硬度值对照表
Figure BDA0003056186080000083
Figure BDA0003056186080000091
由表5得知，由公式计算得到的布氏硬度值与实测布氏硬度值相对误差较小，最小误差为0.58％，说明通过公式可得到误差较小的布氏硬度值。
本发明的实施例4为：一种耐热钢里氏硬度与布氏硬度的换算方法，与实施例3的差异在于：
本实施例的耐热钢为12Cr1MoV钢。
热处理工艺参数如表6所示，所有工艺最终冷却至室温27℃。
表6本发明实施例4的热处理工艺参数
Figure BDA0003056186080000092
S4、里氏与布氏硬度关系：完成上述的工艺流程，得到耐热钢经过顶端淬火和整体热处理工艺后所测的里氏硬度和布氏硬度，以里氏硬度为横坐标，布氏硬度为纵坐标，对二者进行回归分析，建立里氏与布氏硬度之间的换算关系，12Cr1MoV钢的里氏硬度与布氏硬度回归曲线如图10所示。
12Cr1MoV钢里氏与布氏硬度换算关系式：HBW＝0.00161HLD2－0.66HLD+155.68；
S5、待测样测试：待测样的里氏硬度值、布氏硬度值(实测)和布氏硬度值(计算)结果见表7。
表712Cr1MoV钢实测布氏硬度和计算布氏硬度值对照表
测试点 里氏硬度值(HLD) 布氏硬度值(实测) 布氏硬度值(计算) 误差
1 575 300 302.2 0.73％
2 605 344.1 343.6 0.14％
3 655 421.4 419.2 0.52％
4 717 524.6 524.4 0.03％
5 749 586.8 583.7 0.53％
由表7得知，由公式计算得到的布氏硬度值与实测布氏硬度值相对误差较小，最小误差为0.03％，说明通过公式可得到误差较小的布氏硬度值。
本发明的实施例5为：一种耐热钢里氏硬度与布氏硬度的换算方法，与实施例4的差异在于：
本实施例的耐热钢为15CrMo钢。
S4、里氏与布氏硬度关系：完成上述的工艺流程，得到耐热钢经过顶端淬火和整体热处理工艺后所测的里氏硬度和布氏硬度，以里氏硬度为横坐标，布氏硬度为纵坐标，对二者进行回归分析，建立里氏与布氏硬度之间的换算关系15CrMo钢的里氏硬度与布氏硬度回归曲线如图11所示。
15CrMo钢里氏与布氏硬度换算关系式：HBW＝0.00211HLD2－1.21HLD+305.09。
S5、待测样测试：待测样的里氏硬度值、布氏硬度值(实测)和布氏硬度值(计算)结果见表8。
表8 15CrMo钢实测布氏硬度和计算布氏硬度值对照表
测试点 里氏硬度值(HLD) 布氏硬度值(实测) 布氏硬度值(计算) 误差
1 481 207.3 209.9 1.30％
2 572 301.5 301.7 0.06％
3 621 360.6 365.6 1.38％
4 690 470.2 472.8 0.55％
5 742 565.7 566.9 0.21％
由表8得知，由公式计算得到的布氏硬度值与实测布氏硬度值相对误差较小，最小误差为0.06％，说明通过公式可得到误差较小的布氏硬度值。
综上所述，本发明的测算方法采用了两大类热处理方法，即综合整体热处理和顶端淬火，与10种整体热处理工艺结合起来，获得5种常见耐热钢不同的硬度等级，对于单一钢种其硬度测量点可以达到100个。同时本申请对整体热处理和顶端淬火热处理试样的硬度测量位置进行优化，分别采用了梅花型分布和梯度测量的方式。取多组顶端淬火试样进行硬度测量，分别以距离试样淬火端边缘3、4、5mm的位置开始测量，以及测量点间距3mm的测量方式，将3组硬度测量结果交叉合并，获得了更多的硬度等级。针对不同耐热钢的不同特性，得到了不同硬度范围内里氏硬度与布氏硬度换算关系，对不同耐热钢的换算关系进行了详细区分，提高了里氏硬度与布氏硬度换算关系的准确性。
上面结合说明书及附图内容对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

Claims (10)

1.一种耐热钢里氏硬度与布氏硬度的换算方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、曲线建立：制备耐热钢试样，并将耐热钢试样预处理；
利用布氏硬度计测试耐热钢试样的布氏硬度值HBW；
利用里氏硬度计测试耐热钢试样的里氏硬度值HLD；
将HBW和HLD平均值分别作为对应值，作出硬度对比曲线，得计算公式；
S2、硬度测量：将耐热钢待测样用里氏硬度计测定若干个测试点，取测试点的平均值作为待测样的里氏硬度值HLD；
S3、硬度换算：将步骤S2中测得的待测样的里氏硬度值HLD代入步骤S1中计算公式得到该部件的布氏硬度；
其中，所述耐热钢包括P91钢、P92钢、P22钢、12Cr1MoV钢和15CrMo钢中的一种。
2.根据权利要求1所述的一种耐热钢里氏硬度与布氏硬度的换算方法，其特征在于：
当所述耐热钢为P91钢时，所述计算公式为：
当所述步骤S2中待测样的里氏硬度值HLD的测试结果为475～584时，待测样的布氏硬度值HBW＝0.89HLD－221.07；
当所述步骤S2中待测样的里氏硬度值HLD的测试结果为584～750时，待测样的布氏硬度值HBW＝1.61HLD－641.11；
优选地，当所述耐热钢为P92钢时，所述计算公式为：
当所述步骤S2中待测样的里氏硬度值HLD的测试结果为425～572时，待测样的布氏硬度值HBW＝0.00286HLD2－1.85HLD+436.11；
当所述步骤S2中待测样的里氏硬度值HLD的测试结果为572～800时，待测样的布氏硬度值HBW＝0.00522HLD2－5.46HLD+1729.30；
优选地，当所述耐热钢为P22钢时，所述计算公式为：
所述待测样的布氏硬度值HBW＝0.00161HLD2－0.66HLD+155.68；
优选地，当所述耐热钢为12Cr1MoV钢时，所述计算公式为：
所述待测样的布氏硬度值HBW＝0.00165HLD2－0.57HLD+82.55；
优选地，当所述耐热钢为15CrMo钢时，所述计算公式为：
所述待测样的布氏硬度值HBW＝0.00211HLD2－1.21HLD+305.09。
3.根据权利要求1所述的一种耐热钢里氏硬度与布氏硬度的换算方法，其特征在于：所述预处理工艺包括保温工艺和热处理工艺；优选地，所述热处理工艺包括顶端淬火热处理工艺和整体热处理工艺中的一种。
4.根据权利要求3所述的一种耐热钢里氏硬度与布氏硬度的换算方法，其特征在于：所述保温工艺的工艺参数如下：
保温温度为950℃～1100℃，保温时间为30min～60min。
5.根据权利要求3所述的一种耐热钢里氏硬度与布氏硬度的换算方法，其特征在于：所述顶端淬火热处理工艺的工艺参数如下：
所述顶端淬火热处理工艺的介质包括水；所述顶端淬火热处理工艺的压力为0.1MPa～0.2MPa；所述顶端淬火热处理工艺的时间为10min～20min。
6.根据权利要求3所述的一种耐热钢里氏硬度与布氏硬度的换算方法，其特征在于：所述整体热处理工艺包括正火工艺、水淬后回火工艺、盐淬工艺、油淬工艺和直接退火工艺中的一种。
7.根据权利要求6所述的一种耐热钢里氏硬度与布氏硬度的换算方法，其特征在于：所述正火工艺包括空冷、风冷和空冷后回火中的至少一种。
8.根据权利要求7所述的一种耐热钢里氏硬度与布氏硬度的换算方法，其特征在于：所述回火，温度为700℃～750℃，时间为1h～2h。
9.根据权利要求6所述的一种耐热钢里氏硬度与布氏硬度的换算方法，其特征在于：所述水淬后回火工艺包括低温回火、中温回火和高温回火中的一种。
10.根据权利要求9所述的一种耐热钢里氏硬度与布氏硬度的换算方法，其特征在于：所述低温回火，温度为200℃～300℃，时间为1h～2h；优选地，所述中温回火，温度为450℃～550℃，时间为1h～2h；优选地，所述高温回火，温度为700℃～800℃，时间为1h～2h。
CN202110500155.1A 2021-05-08 2021-05-08 一种耐热钢里氏硬度与布氏硬度的换算方法 Pending CN113376040A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110500155.1A CN113376040A (zh) 2021-05-08 2021-05-08 一种耐热钢里氏硬度与布氏硬度的换算方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110500155.1A CN113376040A (zh) 2021-05-08 2021-05-08 一种耐热钢里氏硬度与布氏硬度的换算方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113376040A true CN113376040A (zh) 2021-09-10

Family

ID=77570828

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110500155.1A Pending CN113376040A (zh) 2021-05-08 2021-05-08 一种耐热钢里氏硬度与布氏硬度的换算方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113376040A (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102313675A (zh) * 2011-08-05 2012-01-11 山东电力研究院 一种现场测定9～12Cr%类铁素体耐热钢布氏硬度的方法
CN102419282A (zh) * 2011-08-22 2012-04-18 中原特钢股份有限公司 将现场里氏硬度转换为布氏硬度对比标块的制作方法
CN102749257A (zh) * 2011-04-20 2012-10-24 华北电力科学研究院有限责任公司 钢蒸汽管道的硬度测量方法及系统
CN104634679A (zh) * 2014-12-17 2015-05-20 国家电网公司 一种测量p91钢焊缝布氏硬度的方法
CN105675421A (zh) * 2014-11-18 2016-06-15 国家电网公司 Gh4145螺栓的布氏硬度值的确定方法及装置
CN106370535A (zh) * 2016-08-30 2017-02-01 国家电网公司 一种p92钢的回火硬度换算方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102749257A (zh) * 2011-04-20 2012-10-24 华北电力科学研究院有限责任公司 钢蒸汽管道的硬度测量方法及系统
CN102313675A (zh) * 2011-08-05 2012-01-11 山东电力研究院 一种现场测定9～12Cr%类铁素体耐热钢布氏硬度的方法
CN102419282A (zh) * 2011-08-22 2012-04-18 中原特钢股份有限公司 将现场里氏硬度转换为布氏硬度对比标块的制作方法
CN105675421A (zh) * 2014-11-18 2016-06-15 国家电网公司 Gh4145螺栓的布氏硬度值的确定方法及装置
CN104634679A (zh) * 2014-12-17 2015-05-20 国家电网公司 一种测量p91钢焊缝布氏硬度的方法
CN106370535A (zh) * 2016-08-30 2017-02-01 国家电网公司 一种p92钢的回火硬度换算方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102749257B (zh) 钢蒸汽管道的硬度测量方法及系统
CN103983506A (zh) 一种热模拟实验材料组织性能的检测方法
Dyson et al. Use of small specimen creep data in component life management: a review
CN112597642A (zh) 一种基于金属检验的高温集箱状态评估方法
CN105973708A (zh) 高合金耐热钢抗拉强度的评估方法
CN104457547A (zh) 炉管渗碳层厚度的测量方法
CN113376040A (zh) 一种耐热钢里氏硬度与布氏硬度的换算方法
CN110646306B (zh) 一种通过硬度评价连铸坯偏析的方法
Hu et al. Variations in surface residual compressive stress and magnetic induction intensity of 304 stainless steel
CN1996013B (zh) 用洛氏、里氏硬度对比法检测钢的残余奥氏体量及回火不足的方法
Wei et al. Study on cracking process of hot pressed tee based on Fick's second law
CN107356449B (zh) 一种核电蒸汽发生器传热管预制批检验的取样方法
Kumar et al. Effect of steamside oxidation and fireside corrosion degradation processes on creep life of service exposed boiler tubes
CN110732605A (zh) 不锈钢封头热成形方法
CN102445401A (zh) 一种快速测试金属抵抗交变热应力性能的方法
CN110231237A (zh) 一种火电厂用f91大型三通锻件的硬度与强度换算方法
Chen et al. Experimental study on stress corrosion of X12Cr13 stainless steel in natural gas environment
CN107421830A (zh) 一种用于8Cr4Mo4V钢的维氏硬度与洛氏硬度换算方法
Renowicz et al. Crack initiation in steel parts working in boilers and steam pipelines
Twite et al. Variations in measured fatigue life in LWR coolant environments due to different small specimen geometries
CN109187731B (zh) 一种制氢转化炉管加强接头的渗碳检测方法
CN102492821A (zh) 一种细晶粒奥氏体钢管弯头的热处理工艺
Yamazaki et al. Creep-Fatigue Damage for Boiler Header Stub Mock-Up Specimen of 47Ni–23Cr–23Fe–7W Alloy
Chaouadi et al. Fracture toughness characterization of vessel forging with hydrogen flaked specimens
Li et al. Safety Performance Assessment Strategies of P91 Steel Based on Leeb Hardness

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20210910