文档介绍：2 1/4Cr-1Mo-1/4V钢厚壁锻件性能热处理的研究
钟建伟,崔然
(中国第一重型机械集团公司核电石化事业部,大连,116113)
摘要:对2 1/4Cr-1Mo-1/4V钢的性能热处理工艺进行总结,归纳出常用工艺参数,并指出实际生产时应注意的问题。
关键词:2 1/4Cr-1Mo-1/4V钢;性能热处理
前言
高温临氢条件下的压力容器用钢,以CrMo系钢为主被广泛地使用着,它们具有容器所需要的常温和高温(<500℃)强度,良好的初期韧性和低的回火脆性倾向,以及优越的抗氢腐蚀和抗氢脆性能。各种CrMo钢中,2 1/4Cr-1Mo钢在石油炼制的催化裂解、加氢、重整及核反应堆等高温高压临氢容器上应用越来越广。
随着压力容器向大型化发展,壁厚的增加,对压力容器用钢提出了更好的要求,为此,具有更高强度,更高韧性和更好抗氢性的2 1/4Cr-1Mo-1/4V钢逐渐运用于厚壁加氢反应器。
2 1/4Cr-1Mo-1/4V钢厚壁锻件性能热处理
厚壁容器材料的各种性能主要靠钢中加入C和合金元素来保证,一旦化学成分确定之后,热处理则起决定性作用,特别是对厚截面钢件的韧性,合理的热处理制度可以满足相应的性能指标。
在2 1/4Cr-%的V,可显著改善钢的耐氢侵蚀性,这是因为强碳化物V元素与C形成的稳定的碳化物改善了耐氢侵蚀性,而通过V的微细化增加了氢的格栅部位,来抑制氢脆化。厚壁加氢用锻板锻造后经多次正回火细化奥氏体晶粒后,锻板随后在950~1000℃进行热成形。成形后的封头进行调质性能热处理。
奥氏体化温度的选择
2 1/4Cr-1Mo-1/4V钢的奥氏体晶粒开始长大温度约为960℃,高于1000℃后晶粒尺寸会迅速增大,因此一般选择870~950℃进行奥氏体化。通常选择940℃作为2 1/4Cr-1Mo-1/4V钢的淬火的温度。为了提高厚壁锻件的淬透性而提高奥氏体化温度,其结果会增加材料的抗拉强度,而对其回火脆性无任何大的改变。不能用提高淬火温度来减少厚壁锻件转变后铁素体的含量,因为那样会使晶粒尺寸变大,钢的韧性降低。
淬火的冷却
奥氏体化后的冷却速度越大,获得冲击韧性最大值的回火条件越向高温和长时间发展,而且冲击韧性的水平也有提高。当采用水中淬火时,按照锻件壁厚选择冷却时间,
规定对冷却水要用循环水,工件淬火前水温不超过18℃,出水后水温不超过35℃,且工件从出炉到入水的时间应控制在3min之内,否则空冷,重新热处理。实际生产时,厂家通常加入冰块保证水温,如图1所示。
图1 淬火时水槽准备
封头淬火时,应注意封头底部的冷却效果,宜采用封头大端朝下(如图2所示),必要时采用螺旋搅拌或喷射水或封头上下窜动,以加强这一部分的冷却。
图2 封头淬火示意图
回火
按照ASME标准的规定,SA336 F22V钢的最低回火温度为675℃。考虑焊后热处理Larson-Miller参数(,)对钢的力学性能的影响,就必须把淬火后的回火同焊接中的消氢处理机焊后消应力焊后热处理的作用综合起来。2 1/4Cr-1Mo-1/4V钢焊后要求在705℃退火最大时间为32h,其,其最佳回火参数要求,所以淬火后通常采用690℃作为2 1/4Cr-1Mo-1/4V钢的回火温度。
分析和讨论
2 1/4Cr-1Mo-1/4V钢的调质热