CN116837180A - 一种X3CrNiMo134材料的热处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种X3CrNiMo134材料的热处理方法,包括:淬火处理:温度:1000~1120℃,保温时间:有效厚度mm/33~40mm小时;一次回火处理:温度为:600~640℃,保温时间:有效厚度mm/20~30mm小时;二次回火处理:温度为:550~590℃,保温时间:有效厚度mm/20~30mm小时;深冷处理:温度为:‑110℃~‑196℃,保温时间:有效厚度mm/20~30mm小时;消应力处理:温度120~180℃,保温时间:有效厚度mm/40~50mm小时。本发明的热处理方法提高了X3CrNiMo134材料的低温冲击韧性,解决了由于化学成分波动造成的冲击韧性不稳定的问题。
Description
技术领域
本发明涉及热处理技术领域,具体涉及一种X3CrNiMo134材料叶轮的热处理方法。
背景技术
X3CrNiMo134材料是一种低碳马氏体型不锈钢,具有较好的强韧性和耐腐蚀性,广泛应用于透平机械的叶轮等旋转体零部件。随着该材料在压缩机转子部件上的广泛应用,对材料的低温冲击韧性要求也越来越高,传统热处理工艺方法使用淬火加回火的工艺,但由于原材料化学成分的变化,在实际热处理过程中,低温冲击韧性不稳定的现象时有发生。
发明内容
为了解决X3CrNiMo134材料叶轮低温冲击韧性不稳定的问题,本发明提供了一种X3CrNiMo134材料的热处理方法。
一种X3CrNiMo134材料的热处理方法,包括:
1)淬火处理:淬火温度为:1000~1120℃,保温时间为:有效厚度mm/33~40mm小时;
2)一次回火处理:回火温度为:600~640℃,保温时间为:有效厚度mm/20~30mm小时;
3)二次回火处理:回火温度为:550~590℃,保温时间为:有效厚度mm/20~30mm小时;
4)深冷处理:深冷温度为:-110℃~-196℃,保温时间为:有效厚度mm/20~30mm小时;
5)消应力处理:消应力温度120~180℃,保温时间为:有效厚度mm/40~50mm小时。
进一步地,所述淬火处理,加热速度为70~100℃/h。
进一步地,所述一次回火处理,加热速度为50~70℃/h。
进一步地,所述二次回火处理,加热速度为50~70℃/h。
进一步地,所述深冷处理,冷却速度为50~70℃/h。
进一步地,所述淬火处理后,冷却方式为空冷。
进一步地,所述一次回火处理后冷却方式为空冷,所述二次回火处理后冷却方式为空冷。
进一步地,所述深冷处理后冷却方式为空冷,所述消应力处理后冷却方式为空冷。
进一步地,所述的X3CrNiMo134材料,按重量百分比的化学成分包括:C:0.029~0.04%,Si:0.4~0.6%,Mn:0.8~1.2%,Cr:12.0~14.0%,Ni:3.5~4.2%,Mo:0.3~0.6%,S:≤0.006%和P:≤0.008%。
上述的X3CrNiMo134材料的热处理方法用于透平机旋转体零部件所用X3CrNiMo134材料的热处理。
本发明提供的X3CrNiMo134材料的热处理方法,采用淬火加两次回火,然后再进行深冷处理和消应力处理相结合的工艺,提高了X3CrNiMo134材料的低温冲击韧性,解决了由于化学成分波动造成的冲击韧性不稳定的问题。
具体实施方式
一种X3CrNiMo134材料的热处理方法,包括:
1)淬火处理:淬火温度为:1000~1120℃,保温时间为:有效厚度mm/33~40mm小时;
2)一次回火处理:回火温度为:600~640℃,保温时间为:有效厚度mm/20~30mm小时;
3)二次回火处理:回火温度为:550~590℃,保温时间为:有效厚度mm/20~30mm小时;
4)深冷处理:深冷温度为:-110℃~-196℃,保温时间为:有效厚度mm/20~30mm小时;
5)消应力处理:消应力温度120~180℃,保温时间为:有效厚度mm/40~50mm小时。
本实施例提供的X3CrNiMo134材料的热处理方法,采用淬火加两次回火,然后再进行深冷处理和消应力处理相结合的工艺,在不降低强度的前提下,显著提高X3CrNiMo134材料在低温条件下冲击韧性,从而达到使材料改性的效果,解决了由于化学成分波动造成的冲击韧性不稳定的问题。其中,淬火处理:淬火温度优选为:1070~1100℃,保温时间优选为:有效厚度mm/40mm小时;一次回火温度优选为:600~620℃,保温时间优选为:有效厚度mm/20mm小时;二次回火温度优选为:570~590℃,保温时间优选为:有效厚度mm/20mm小时;深冷处理温度优选为:-120℃~-140℃,保温时间优选为:有效厚度mm/20mm小时;消应力处理:消应力温度150~180℃,保温时间优选为:有效厚度mm/40mm小时。
作为优选,所述淬火处理,加热速度为70~100℃/h。所述一次回火处理,加热速度为50~70℃/h。所述二次回火处理,加热速度为50~70℃/h。所述深冷处理,冷却速度为50~70℃/h。
本实施例中,通过控制淬火处理、一次回火处理和二次回火处理的加热速度,通过逐级升温使X3CrNiMo134材料分别达到对应的保温温度,使可以抑制晶粒长大倾向,减少工件热应力。淬火、一次回火、二次回火处理工序均在电炉中加热,但不仅限于电炉;深冷设备采用箱式深冷炉,但不仅限于箱式深冷炉。
作为优选,所述淬火处理后,冷却方式为空冷。所述一次回火处理后冷却方式为空冷,所述二次回火处理后冷却方式为空冷。所述深冷处理后冷却方式为空冷,所述消应力处理后冷却方式为空冷。
作为优选,所述的X3CrNiMo134材料,按重量百分比的化学成分包括:C:0.029~0.04%,Si:0.4~0.6%,Mn:0.8~1.2%,Cr:12.0~14.0%,Ni:3.5~4.2%,Mo:0.3~0.6%,S:≤0.006%和P:≤0.008%。
上述的X3CrNiMo134材料的热处理方法用于透平机旋转体零部件所用X3CrNiMo134材料的热处理。
本发明的热处理工艺,不但可以用在所有高强度、高韧性X3CrNiMo134材料透平机械的叶轮等旋转体部件,也适用于其它选用X3CrNiMo134材料的零部件的热处理工艺,解决了由于化学成分波动造成的冲击韧性不稳定的问题。
下面结合实施例详述本发明。以下实施例中,X3CrNiMo134材料工件的原始状态为锻件。
实施例1一种X3CrNiMo134材料的热处理方法
一种X3CrNiMo134材料的热处理方法,包括如下步骤:
本实施例所用X3CrNiMo134材料化学成分:C:0.031%;Si:0.54%;Mn:1.12%;Cr:13.5%;Ni:3.70%;Mo:0.51%;S:0.005%;P:0.006%。
(1)淬火处理:淬火温度1070℃,加热速度为80℃/h,保温时间(有效厚度/40mm)小时,然后空冷;
(2)一次回火处理:回火温度620℃,加热速度为60℃/h,保温时间(有效厚度/20mm)小时,然后空冷;
(3)二次回火处理:回火温度590℃,加热速度为60℃/h,保温时间(有效厚度/20mm)小时,然后空冷;
(4)深冷处理:深冷温度-120℃,降温速度为60℃/h,保温时间(有效厚度/20mm)小时,然后空冷;
(5)消应力处理:消应力温度150℃,加热速度为60℃/h,保温时间(有效厚度/40mm)小时,然后空冷。
经测试实施例1中X3CrNiMo134材料经深冷处理后的力学性能见表1所示。
实施例2一种X3CrNiMo134材料的热处理方法
一种X3CrNiMo134材料的深冷处理工艺,包括如下步骤:
本实施例所用X3CrNiMo134材料化学成分:C:0.035%;Si:0.50%;Mn:0.98%;Cr:13.2%;Ni:3.92%;Mo:0.45%;S:0.006%;P:0.007%。
(1)淬火处理:淬火温度1100℃,加热速度为80℃/h,保温时间(有效厚度/40mm)小时,然后空冷;
(2)一次回火处理:回火温度600℃,加热速度为60℃/h,保温时间(有效厚度/20mm)小时,然后空冷;
(3)二次回火处理:回火温度570℃,加热速度为60℃/h,保温时间(有效厚度/20mm)小时,然后空冷;
(4)深冷处理:深冷温度-140℃,降温速度为60℃/h,保温时间(有效厚度/20mm)小时,然后空冷;
(5)消应力处理:消应力温度180℃,加热速度为60℃/h,保温时间(有效厚度/40mm)小时,然后空冷;
经测试实施例2中X3CrNiMo134材料经深冷处理后的力学性能见表1所示。
对比例1一种X3CrNiMo134材料的热处理方法
对比例1所用X3CrNiMo134材料化学成分:C:0.031%;Si:0.54%;Mn:1.12%;Cr:13.5%;Ni:3.70%;Mo:0.51%;S:0.005%;P:0.006%。
(1)淬火处理:淬火温度1070℃,加热速度为80℃/h,保温时间(有效厚度/40mm)小时,然后空冷;
(2)一次回火处理:回火温度620℃,加热速度为60℃/h,保温时间(有效厚度/20mm)小时,然后空冷;
(3)二次回火处理:回火温度590℃,加热速度为60℃/h,保温时间(有效厚度/20mm)小时,然后空冷。
与实施例1不同之处在于:步骤(3)之后不采用深冷处理+消应力处理,经测试对比例1中X3CrNiMo134材料未经深冷处理后的力学性能见表1所示。
对比例2一种X3CrNiMo134材料的热处理方法
对比例2所用X3CrNiMo134材料化学成分:C:0.035%;Si:0.50%;Mn:0.98%;Cr:13.2%;Ni:3.92%;Mo:0.45%;S:0.006%;P:0.008%。
(1)淬火处理:淬火温度1100℃,加热速度为80℃/h,保温时间(有效厚度/40mm)小时,然后空冷;
(2)一次回火处理:回火温度600℃,加热速度为60℃/h,保温时间(有效厚度/20mm)小时,然后空冷;
(3)深冷处理:深冷温度-140℃,降温速度为60℃/h,保温时间(有效厚度/20mm)小时,然后空冷;
(4)消应力处理:消应力温度180℃,加热速度为60℃/h,保温时间(有效厚度/40mm)小时,然后空冷。
与实施例2不同之处在于:步骤(2)之后不采用二次回火,经测试对比例2中X3CrNiMo134材料未经深冷处理后的力学性能见表1所示。
从表1可以看出,实施例1~2的热处理方法得到的X3CrNiMo134材料力学,具有良好的抗拉强度和屈服强度,深冷处理可以改变晶粒形态,促进残余奥氏体向马氏体转变,细化晶粒尺寸,从而提升材料的综合力学性能。对比例1与实施例1相比,没有经过深冷处理和消应力处理,实施例1的塑性指标明显好于对比例1,尤其是低温冲击韧性指标,说明深冷处理和消应力处理可以改变晶粒形态,促进残余奥氏体向马氏体转变,细化晶粒尺寸。对比例2与实施例2相比,没有进行二次回火,实施例2的塑性指标不减的同时强度略有提高,说明对X3CrNiMo134材料进行二次回火,可以稳定组织,从而获得较好的强韧性、屈强比和较高的低温冲击韧性。
表1实施例和对比实施例热处理的X3CrNiMo134材料力学性能表
本领域的技术人员容易理解的是,在不冲突的前提下,上述各有利方式可以自由地组合、叠加。以上仅为本申请的较佳实施例而已,并不用以限制本申请,凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。以上仅是本申请的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变型,这些改进和变型也应视为本申请的保护范围。
Claims (10)
1.一种X3CrNiMo134材料的热处理方法,其特征在于:包括:
1)淬火处理:淬火温度为:1000~1120℃,保温时间为:有效厚度mm/33~40mm小时;
2)一次回火处理:回火温度为:600~640℃,保温时间为:有效厚度mm/20~30mm小时;
3)二次回火处理:回火温度为:550~590℃,保温时间为:有效厚度mm/20~30mm小时;
4)深冷处理:深冷温度为:-110℃~-196℃,保温时间为:有效厚度mm/20~30mm小时;
5)消应力处理:消应力温度120~180℃,保温时间为:有效厚度mm/40~50mm小时。
2.如权利要求1所述的X3CrNiMo134材料的热处理方法,其特征在于:所述淬火处理,加热速度为70~100℃/h。
3.如权利要求1所述的X3CrNiMo134材料的热处理方法,其特征在于:所述一次回火处理,加热速度为50~70℃/h。
4.如权利要求1所述的X3CrNiMo134材料的热处理方法,其特征在于:所述二次回火处理,加热速度为50~70℃/h。
5.如权利要求1所述的X3CrNiMo134材料的热处理方法,其特征在于:所述深冷处理,冷却速度为50~70℃/h。
6.如权利要求1所述的X3CrNiMo134材料的热处理方法,其特征在于:所述淬火处理后,冷却方式为空冷。
7.如权利要求1所述的X3CrNiMo134材料的热处理方法,其特征在于:所述一次回火处理后冷却方式为空冷,所述二次回火处理后冷却方式为空冷。
8.如权利要求1所述的X3CrNiMo134材料的热处理方法,其特征在于:所述深冷处理后冷却方式为空冷,所述消应力处理后冷却方式为空冷。
9.如权利要求1所述的X3CrNiMo134材料的热处理方法,其特征在于:所述的X3CrNiMo134材料,按重量百分比的化学成分包括:C:0.029~0.04%,Si:0.4~0.6%,Mn:0.8~1.2%,Cr:12.0~14.0%,Ni:3.5~4.2%,Mo:0.3~0.6%,S:≤0.006%和P:≤0.008%。
10.权利要求1~9任一项所述的X3CrNiMo134材料的热处理方法用于透平机旋转体零部件所用X3CrNiMo134材料的热处理。
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