2.25Cr-1Mo加氫反應(yīng)器過渡段調(diào)質(zhì)工藝的優(yōu)化

張 明 鄧 軍 常 紅 史翔煒 潘曉東

(南京博大重型鍛造有限公司，江蘇210048)

我公司生產(chǎn)的2.25Cr-1Mo加氫反應(yīng)器大型過渡段鍛件，在常規(guī)調(diào)質(zhì)處理中，無法有效改善鍛件內(nèi)部組織，反映為力學(xué)性能不穩(wěn)定或不達(dá)標(biāo)，晶粒度及顯微組織不理想。為此，我們對調(diào)質(zhì)熱處理過程及參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，以改善鍛件的組織及性能。

1 2.25Cr-1Mo過渡段鍛件的技術(shù)要求

過渡段尺寸規(guī)格為：?2 280 mm/?1 735 mm×545 mm，毛坯重量11 055 kg。

力學(xué)性能指標(biāo)為：Rm≥(520～690)MPa；Rp0.2≥314 MPa；A5≥19%；Z≥40%；Rp0.2(450℃)≥236 MPa；AKV(-30℃)≥54 J，允許單個(gè)AKV(-30℃)≥47 J；鍛件應(yīng)具有5級以上的實(shí)際晶粒度。

力學(xué)性能試樣需經(jīng)最大和最小模擬焊后熱處理。

MaxPWHT(最大模擬焊后熱處理)工藝參數(shù)為：升溫：300℃以上，速度為50/h；保溫：690±14℃，保溫32 h；冷卻：速度為60 ℃/h至300℃以下空冷。

MinPWHT(最小模擬焊后熱處理)工藝參數(shù)為：升溫300℃以上，速度為50℃/h；保溫：690±14℃，保溫8h； 冷卻：速度為60 ℃/h至300℃以下空冷。

化學(xué)成分符合客戶提出的要求，見表1。

2 2.25Cr-1Mo過渡段鍛件常規(guī)熱處理工藝及檢測結(jié)果

2.25Cr-1Mo過渡段鍛件常規(guī)熱處理工藝見圖1。我們?nèi)《嘟M試樣中的一組(爐號為J1101150-1)進(jìn)行分析，其化學(xué)成分見表2。力學(xué)性能檢驗(yàn)結(jié)果見表3。經(jīng)PWHT后晶粒度為7～8級，組織為回火索氏體，組織不均勻。

表1 過渡段化學(xué)成分要求Table 1 The transition section chemical composition (mass fraction, %)

注：回火脆化敏感系數(shù)J≤140，X≤15×10-6。其中：J=(Si+Mn)(P+Sn)×104，X=(10P+5Sb+4Sn+As)×10-2。

[H]=2×10-6。

表2 實(shí)際化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)Table 2 The actual chemical composition (mass fraction, %)

注：回火脆化敏感系數(shù)J≤62.4，X≤11.5×10-6。

[H]=1.8×10-6。

表3 常規(guī)調(diào)質(zhì)后的力學(xué)性能Table 3 The mechanics performances after conventional quenching and tempering treatment

圖1 常規(guī)熱處理工藝Figure 1 The conventional heating process

3 優(yōu)化后的調(diào)質(zhì)工藝及檢測結(jié)果

常規(guī)調(diào)質(zhì)處理無法有效改善2.25Cr-1Mo過渡段鍛件的內(nèi)部組織，力學(xué)性能不穩(wěn)定或不達(dá)標(biāo)，晶粒度及顯微組織不理想。在對過程參數(shù)和顯微組織進(jìn)行多次研究分析后，最終確定了一套優(yōu)化的調(diào)質(zhì)熱處理工藝，即在常規(guī)調(diào)質(zhì)中加入亞溫淬火，見圖2。采用優(yōu)化工藝處理后的力學(xué)性能檢驗(yàn)結(jié)果見表4。經(jīng)PWHT后晶粒度為9級，組織為回火索氏體，組織均勻。

4 分析

增加亞溫淬火后取得了較好效果的主要原因是：

圖2 優(yōu)化的調(diào)質(zhì)熱處理工藝Figure 2 The optimal quenching and tempering treatment heating process

表4 優(yōu)化調(diào)質(zhì)工藝后的力學(xué)性能Table 4 The mechanics performances after optimal quenching and tempering treatment heating process

(1)亞溫淬火采用了不完全奧氏體化，目的是減少碳原子的晶界偏聚和細(xì)化晶粒。從實(shí)際效果來講，細(xì)化晶粒的作用非常明顯。其中一個(gè)細(xì)節(jié)必須要注意，要根據(jù)實(shí)際的化學(xué)成分計(jì)算出Ac3，根據(jù)實(shí)際的Ac3來確定亞溫淬火的溫度。

(2)減少碳原子的晶界偏聚，可以提高材料的綜合性能。另外，適當(dāng)?shù)奶己亢徒档痛慊鸬乃疁丶皵嚢杷俣榷紝μ岣卟牧系木C合性能有好處。

5 結(jié)論

2.25Cr-1Mo鋼通過正常淬火加亞溫淬火的調(diào)質(zhì)工藝，可以有效提高材料的力學(xué)性能，提高鍛件的抗回火能力，并能改善鍛件內(nèi)部組織和晶粒度。