熱處理工藝對(duì)SA387Gr11CL2鋼力學(xué)性能的影響

高作為

（哈爾濱汽輪機(jī)廠有限責(zé)任公司，哈爾濱 150046）

0 引言

SA387Gr1CL2鋼屬Cr-Mo低合金鋼，是世界各國(guó)普遍使用的1.25Cr-0.5Mo耐熱鋼，被廣泛用于制造石化容器等大型設(shè)備。近年來(lái)隨著石化行業(yè)的快速發(fā)展，石化設(shè)備設(shè)計(jì)參數(shù)提高，直徑壁厚增大，加上該鋼產(chǎn)品處于高溫運(yùn)行，服役條件惡劣。因此要求該鋼具有優(yōu)良的塑性及韌性，并具有穩(wěn)定的力學(xué)組織性能。某公司制造氣化爐，錐體瓦片壁厚達(dá)到182mm,結(jié)合此制造難點(diǎn)，本文研究了不同熱處理工藝參數(shù)對(duì)SA387Gr11CL2鋼組織和力學(xué)性能的影響規(guī)律，得出了適合此鋼的熱處理工藝。

表1 試驗(yàn)用1.25Cr-0.5Mo鋼化學(xué)成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)%

1 板材的力學(xué)性能及試驗(yàn)方法

取一塊產(chǎn)品鋼板的標(biāo)準(zhǔn)試板，其主要化學(xué)成分如表1所示。

依據(jù)以往同類產(chǎn)品制造的經(jīng)驗(yàn)，熱處理工藝選定如下：分別將試樣加熱至（950±15）℃，保溫 1.2min/mm,水中淬火冷卻 30min；然后分別進(jìn)行（695±15）℃、（680±15）℃、（660±15）℃回火處理，保溫 4h。

圖1 1.25Cr-0.5Mo鋼板抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)曲線

對(duì)經(jīng)過(guò)不同回火處理的試樣分別進(jìn)行相關(guān)力學(xué)性能試驗(yàn)，將所得數(shù)值與鋼板力學(xué)性能統(tǒng)計(jì)并作比較。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

由圖1可知，隨著回火溫度的升高，1.25Cr-0.5Mo鋼的抗拉強(qiáng)度間斷性減小，在（665±15）℃時(shí)綜合性能最佳，（680±15）℃時(shí)也符合需求，但當(dāng)（695±15）℃時(shí)，抗拉強(qiáng)度性能很差。

3 熱處理工藝的確定

試樣分別進(jìn)行熱處理后，按設(shè)計(jì)的取樣要求分別進(jìn)行了力學(xué)性能試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果及分析總結(jié)得出結(jié)論如下。

3.1 拉伸及彎曲試驗(yàn)結(jié)果

按設(shè)計(jì)要求，分別在鋼板的長(zhǎng)度頭部或尾部處，鋼板1/2厚度處和離鋼板表面1.6mm處取樣進(jìn)行拉力試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表2。

3.2 沖擊試驗(yàn)結(jié)果

對(duì)所取母材試樣進(jìn)行沖擊韌性試驗(yàn)，試驗(yàn)溫度為-5℃，試驗(yàn)結(jié)果如圖2。

從以上分析可知，當(dāng)進(jìn)行（695±15）℃回火處理時(shí)，常溫抗拉強(qiáng)度符合標(biāo)準(zhǔn)要求，但高溫抗拉強(qiáng)度達(dá)不到要求；當(dāng)進(jìn)行（660±15）℃回火處理時(shí)，高溫抗拉強(qiáng)度得到極大改善，滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，但同時(shí)常溫抗拉強(qiáng)度超出了標(biāo)準(zhǔn)上限；而對(duì)比3種回火溫度沖擊值可以看出，沖擊功都滿足要求，但其中（680±15）℃時(shí)的沖擊功更加穩(wěn)定，且保持在高范圍之內(nèi)，由此得出，（680±15）℃回火時(shí)，得到的金相組織為最佳，能夠滿足實(shí)際生產(chǎn)要求。因此，最佳的熱處理工藝為：（945±15）℃×1.2min/mm水冷淬火+（680±15）℃高溫回火。

表2 拉伸及彎曲試樣結(jié)果（t=455℃）

圖2 1.25Cr-0.5Mo鋼板沖擊試驗(yàn)曲線

4 試驗(yàn)驗(yàn)證

將工藝試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)用于產(chǎn)品生產(chǎn)制造，產(chǎn)品制造過(guò)程如圖3所示。

圖3 實(shí)際產(chǎn)品制造過(guò)程

取產(chǎn)品試板進(jìn)行力學(xué)性能檢驗(yàn)，結(jié)果見表1。由表1可知，產(chǎn)品按試驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行熱處理后，力學(xué)性能完全符合各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)要求，滿足產(chǎn)品實(shí)際生產(chǎn)要求。

表1 力學(xué)性能檢驗(yàn)結(jié)果

5 結(jié)論

1）1.25Cr-0.5Mo鋼板在高溫回火后得到良好的金相組織-索氏體，高溫回火還可以消除淬火所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，調(diào)整硬度，減少脆性，提高韌性，達(dá)到工藝所需要的綜合力學(xué)性能。

2）經(jīng)大量試驗(yàn)確定該鋼質(zhì)的熱處理規(guī)范為（945±15）℃×1.2min/mm+水冷淬火+（680±15）℃高溫回火，試驗(yàn)結(jié)果力學(xué)性能完全滿足技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求。

［1］ 崔占全.金屬學(xué)與熱處理［M］.北京：北京大學(xué)出版社，2010.