一种2.25Cr1Mo0.25V钢大壁厚加氢锻件的制造工艺转让专利
申请号 : CN201910143281.9
文献号 : CN109811262B
文献日 : 2021-03-12
发明人 : 马窦琴 , 宋亚虎 , 张广威 , 郎庆斌 , 赵学谦 , 毛宽亮 , 庞庆海 , 王文焱 , 张连振 , 林乙丑 , 陈明 , 王博 , 郭亚森 , 郑三妹 , 胡寒婷 , 孙胜伟 , 王明飞
申请人 : 中信重工机械股份有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种2.25Cr1Mo0.25V钢大壁厚加氢锻件的制造工艺,其特征在于,具体包括以下步骤:
步骤(1)、将预备热处理后的由2.25Cr1Mo0.25V钢锻造的大壁厚加氢锻件加热至300℃-350℃保温2-6h,以≤80℃/h的升温速率加热至710±10℃保温4-8h,再以≤50℃/h的升温速率升温至950±10℃保温12h,出炉水冷;
步骤(2)、将步骤(1)出炉水冷后的大壁厚加氢锻件加热至300℃-350℃保温2-6h,以≤
50℃/h的升温速度加热至690±10℃保温10-14h,出炉空冷,即得到符合要求的大壁厚加氢锻件;
其中,步骤(1)中的预备热处理过程为:将由2.25Cr1Mo0.25V钢锻造的大壁厚加氢锻件加热至600℃-650℃后,保温2-6h;以≤60℃/h的升温速率加热至910±10℃并保温,保温时间按照壁厚2h/100mm计算;再以≤15℃/h的降温速率降温至650±10℃之后进行保温,保温时间按照壁厚2h/100mm计算;最后进行冷却;
2.25Cr1Mo0.25V钢的化学成分按重量百分比计为:C 0.15%,Si 0.07%,Mn 0.57%,P
0.0047%,S 0.0005%,Cr 2.47%,Mo 1.02%,V 0.32%,Ti 0.015%,B 0.0016%,Nb 0.038%,Ni
0.18%,Al 0.04%,As 0.0053%,Sn 0.0025%,Sb 0.0013%,Cu 0.025%,Ca 0.001%,[H]
0.0001%,[O]≤0.0012%,[N]≤0.0072%,余量为Fe及不可避免的杂质。
2.一种2.25Cr1Mo0.25V钢大壁厚加氢锻件的制造工艺,其特征在于,具体包括以下步骤:
步骤(1)、将预备热处理后的由2.25Cr1Mo0.25V钢锻造的大壁厚加氢锻件加热至300℃-350℃保温2-6h,以≤80℃/h的升温速率加热至710±10℃保温4-8h,再以≤50℃/h的升温速率升温至950±10℃保温12h,出炉水冷;
步骤(2)、将步骤(1)出炉水冷后的大壁厚加氢锻件加热至300℃-350℃保温2-6h,以≤
50℃/h的升温速度加热至690±10℃保温10-14h,出炉空冷,即得到符合要求的大壁厚加氢锻件;
步骤(1)中的预备热处理过程为:将大壁厚加氢锻件加热至600℃-650℃并保温2-6h;
再升温至955±10℃保温4-6h,降温至300-340℃并保温5-7h;再升温至670±10℃并保温6-
8h,再升温至930±10℃并保温5-7h,降温至300-340℃并保温8-12h;再升温至720±10℃并保温40-44h,先降温至400℃,再降温至低于180℃时出炉空冷;
2.25Cr1Mo0.25V钢的化学成分按重量百分比计为:C 0.15%,Si 0.07%,Mn 0.57%,P
0.0047%,S 0.0005%,Cr 2.47%,Mo 1.02%,V 0.32%,Ti 0.015%,B 0.0016%,Nb 0.038%,Ni
0.18%,Al 0.04%,As 0.0053%,Sn 0.0025%,Sb 0.0013%,Cu 0.025%,Ca 0.001%,[H]
0.0001%,[O]≤0.0012%,[N]≤0.0072%,余量为Fe及不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的一种2.25Cr1Mo0.25V钢大壁厚加氢锻件的制造工艺,其特征在于,所述预备热处理过程最后进行冷却的方法为先随炉冷却至250℃-300℃,再出炉空冷。
4.根据权利要求1所述的一种2.25Cr1Mo0.25V钢大壁厚加氢锻件的制造工艺,其特征在于,所述步骤(1)中出炉水冷时控制水温≤25℃。
5.根据权利要求1所述的一种2.25Cr1Mo0.25V钢大壁厚加氢锻件的制造工艺,其特征在于,所述步骤(1)中大壁厚加氢锻件出炉水冷方法为:将出炉的大壁厚加氢锻件完全入水保持2min再迅速提出,上下窜动10分钟,再将锻件入水。
说明书 :
一种2.25Cr1Mo0.25V钢大壁厚加氢锻件的制造工艺
技术领域
背景技术
介质为油气、氢气、硫化氢等腐蚀性物质,在高温高压等复杂条件下进行长时间工作,且大
壁厚加氢锻件由于厚度较大,加热、冷却时,温度的变化和分布不均匀性大而导致其综合性
能较差。
火脆性等诸多优点,且恰当的热处理工艺可以消除焊接等制造过程中造成的各种缺陷,细
化晶粒、消除偏析、降低内应力,使钢的组织和性能更加均匀。因此,要想使大壁厚加氢锻件
获得良好的综合力学性能,需要对材料的化学成分配比进行优化的基础上,选择合适的热
处理工艺。
发明内容
℃-960℃保温8-12h,出炉水冷;
加氢锻件;
V0.28-0.35%,Ti≤0.03%,B 0.001-0.002%,Nb 0.03-0.05%,Ni 0.15-0.20%,Al
0.02-0.04%,As≤0.007%,Sn≤0.004%,Sb≤0.003%,Cu≤0.08%,Ca≤0.015%,[H]≤
0.00015%,[O]≤0.0020%,[N]≤0.008%,余量为Fe及不可避免的杂质。
670±10℃并保温6-8h,再升温至930±10℃并保温5-7h,降温至300-340℃并保温8-12h;再
升温至720±10℃并保温40-44h,先降温至400℃,再降温至低于180℃时出炉空冷。
℃并保温,保温时间按照壁厚2h/100mm计算;再以≤15℃/h的降温速率降温至650±10℃之
后进行保温,保温时间按照壁厚2h/100mm计算;最后进行冷却;
0.0016%,Nb 0.038%,Ni 0.18%,Al 0.04%,As 0.0053%,Sn 0.0025%,Sb 0.0013%,
Cu 0.025%,Ca 0.001%,[H]0.0001%,[O]≤0.0012%,[N]≤0.0072%,余量为Fe及不可
避免的杂质。
的强度和低温冲击韧性。Nb、Ti合金元素与碳、氮、氧元素有着极强的亲和力,可形成稳定的
碳氮化物,以第二相质点沉淀析出,产生析出强化,使微合金化钢的强度得以提高;同时其
碳氮化物在高温下很稳定,有强烈的细化晶粒,也能提高钢的韧性和降低韧脆转变温度。微
量元素B以间隙原子固溶于基体中可以提高材料的淬透性和固溶强度,产生相变强化和固
溶强化。V元素是强碳化物形成元素,其与碳元素形成的稳定的碳化物改善了耐氢侵蚀性,
且通过V元素的微细化增加了氢的格栅部位以抑制氢脆化;其次,V以独立的弥散分布的碳
化钒细质点存在,一方面可提高钢的强度,另一方面,可以细化晶粒,提高锻件的强韧性。
淬法能使工件已经有组织转变的部分进行自身回火,同时其他没有转变的温度高的部分继
续进行组织转变,最终使工件整体达到合适的温度,保持一定时间后入炉保温一定时间,使
其继续完成组织转变后再继续升温回火。
面温度存在较大的差异,即心部与表面之间的热应力较大,如果热应力超过材料的屈服极
限就会导致变形,超过强度极限就会导致开裂。而选择在300-350℃进行保温,能够降低前
期工件在加热过程中的温度应力。
聚浓度减小,均匀化晶粒度。由于在加热过程中的缓慢升温使得晶粒度长大过程中得到的
能量更为充分,可充分消除组织遗传带来的影响,使晶粒度的大小更为均匀化,经快速淬火
后组织更为均衡。
组织遗传效应,最终获得均匀细小的贝氏体组织,改善材料的综合性能,尤其是具有更高强
度的同时具有高的低温冲击性能。
含量并使其尽可能均匀分布,为后续的性能热处理做好准备。由于2.25Cr1Mo0.25V钢具有
明显的组织遗传性,容易出现混晶和粗晶现象,预备热处理工艺可以使得材料获得平衡组
织消除组织遗传,保证在后续的性能热处理时得到均匀细小的晶粒,从而形成均匀细小的
贝氏体组织,保证其综合力学性能。
合力学性能,因此,在预备热处理后进行淬火和回火能够使2.25Cr1Mo0.25V钢加氢锻件获
得细小均匀的下贝氏体组织,抑制铁素体、珠光体和上贝氏体组织的产生,保证加氢锻件力
学性能的稳定性。
附图说明
具体实施方式
性,抗回火脆性及高温持久强度等综合力学性能满足标准要求,并使其常规力学性能合格
率达到100%。
0.35%,Ti≤0.03%,B 0.001-0.002%;Nb 0.03-0.05%,Ni 0.15-0.20%,Al 0.02-
0.04%,As≤0.007%,Sn≤0.004%,Sb≤0.003%,Cu≤0.08%,Ca≤0.015%,[H]≤
0.00015%,[O]≤0.0020%,[N]≤0.0080%,余量为Fe及不可避免的杂质。
0.0016%,Nb 0.038%,Ni 0.18%,Al 0.04%,As 0.0053%,Sn 0.0025%,Sb 0.0013%,
Cu 0.025%,Ca 0.001%,[H]0.00010%,[O]≤0.0012%,[N]≤0.0072%,余量为Fe及不可
避免的杂质。
0.0014%,Nb 0.022%,Ni 0.17%,Al 0.0016,As 0.0053%,Sn 0.0025%,Sb 0.0013%,
Cu 0.025%,Ca 0.001%,[H]0.00010%,[O]≤0.0012%,[N]≤0.0072%,余量为Fe及不可
避免的杂质。
650±10℃保温,保温时间:根据壁厚2h/100mm,随炉冷却到300℃出炉空冷;
650±10℃保温,保温时间:根据壁厚2h/100mm,随炉冷却到250℃出炉空冷;
930±10℃并保温5-7h,降温至300-340℃并保温8-12h;再升温至720±10℃并保温40-44h,
先降温至400℃,再降温至低于180℃时出炉空冷。
钟;
试样在进行检测之前需进行模拟焊后热处理,模拟焊后热处理包括最大模拟焊后热处理和
最小模拟焊后热处理,其中最大模拟焊后热处理工艺为:将试样于<400℃时装炉,以<55℃/
h的升温速率升温至705±10℃保温32h,再以<55℃/h的降温速率降温至400℃出炉。最小模
拟焊后热处理工艺为:将试样于<400℃时装炉,以<55℃/h的升温速率升温至705±10℃保
温8h,再以<55℃/h的降温速率降温至400℃出炉。因此,对制备的试样分别进行最大模拟焊
后热处理和最小模拟焊后热处理的性能检测,检测结果如表1和表2所示。
厚加氢锻件的最大模拟焊后热处理性能和最小模拟焊后热处理性能均优于实施例3和实施
例4得到的大壁厚加氢锻件。故实施例1与实施例2的2.25Cr1Mo0.25V钢与制造工艺的协同
作用使得大壁厚加氢锻件的模拟焊后热处理性能更优。
实施例1 -99.2 7.0级
实施例2 -97.5 7.0级
实施例3 -55.9 4.0级
实施例4 -50.8 4.0级
火脆性敏感性评定结果和奥氏体晶粒度均优于实施例3和实施例4得到的大壁厚加氢锻件
的回火脆性敏感性评定和奥氏体晶粒度。
的显微组织。综合可知,实施例1-4得到的大壁厚锻件的显微组织均为贝氏体组织,组织均
匀细小。其中,图1和图2中的贝氏体组织均匀细小,晶粒大小基本一致;图3和图4中的贝氏
体组织比较粗大。
具有较高的常温和高温强度,良好的低温冲击韧性、抗回火脆性及较高的蠕变强度和高温
持久强度。经多次生产验证测定其强度均满足ASME SA-336《Specification for Alloy
Steel Forgings for Pressure and High-Temperature Parts》的要求,各项性能指标均
具有较大的富余量,综合性能优良。
属技术领域中熟悉此技术者,在不脱离本发明的精神和范围内,可作些许的更动与润饰,故
本发明的保护范围以附上的权利要求所界定的为准。