ZG25Cr2Mo1V高強(qiáng)度離心鑄造鋼卷筒熱處理工藝研究

張大明　劉煥龍　張偉　李艷雷　孫玉強(qiáng)

(1.新興鑄管股份有限公司；　2.安陽(yáng)鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司)

ZG25Cr2Mo1V高強(qiáng)度離心鑄造鋼卷筒熱處理工藝研究

張大明1劉煥龍1張偉1李艷雷1孫玉強(qiáng)2

(1.新興鑄管股份有限公司；2.安陽(yáng)鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司)

摘要通過(guò)對(duì)熱處理工藝的摸索，改進(jìn)熱處理工藝的方法和工藝參數(shù)，研究了熱處理工藝方法和熱處理工藝參數(shù)對(duì)ZG25Cr2Mo1V高強(qiáng)度離心鑄造鋼卷筒性能的影響。對(duì)熱處理后的樣塊取樣檢測(cè)其機(jī)械性能和微觀組織，并進(jìn)行了工業(yè)性的驗(yàn)證試驗(yàn)，結(jié)果表明，ZG25Cr2Mo1V離心鑄造鋼卷筒通過(guò)調(diào)整熱處理工藝方法和參數(shù)，其性能可以得到有效提高，完全能夠滿足用戶在常溫和高溫環(huán)境下的使用要求。

關(guān)鍵詞ZG25Cr2Mo1V離心鑄造熱處理高溫性能

RESEARCH ON HEAT TREATMENT PROCESS OF ZG25Cr2Mo1V HIGH STRENGTH

CENTRIFUGAL CAST STEEL DRUM

Zhang Daming1Liu Huanlong1Zhang Wei1Li Yanlei1Sun Yuqiang2

(1.Xinxing-Pipes Limited by Share Ltd; 2.Anyang Iron and Steel Group Co. ，Ltd)

ABSTRACTIn this paper, the influence of heat treatment process and heat treatment on the properties of ZG25Cr2Mo1V high strength centrifugal cast steel was studied by means of heat treatment and heat treatment. The mechanical properties and microstructure of the samples were tested by thermal treatment. The results showed that the performance of ZG25Cr2Mo1V centrifugal cast steel drum can be effectively improved by adjusting heat treatment process and parameters.

KEY WORDSZG25Cr2Mo1Vcentrifugal castingheat treatmenthigh temperatureperformance

0前言

目前，鋁箔行業(yè)生產(chǎn)各種型號(hào)的鋁板需要使用大量鋼制卷筒，卷筒在使用過(guò)程中起到鋁板卷制作用，并在后期熱處理、運(yùn)輸、存放、使用過(guò)程中起到支撐和保護(hù)作用。尤其是承重較重且熱處理溫度較高條件下使用時(shí)對(duì)卷筒的性能要求更加苛刻，如需固溶熱處理的板材，熱處理時(shí)溫度高達(dá)540 ℃[1]，卷筒承重可達(dá)到10 t。這就需要卷筒不僅在常溫下具有很高的強(qiáng)度，同時(shí)還要滿足在高溫時(shí)具有高強(qiáng)度。目前國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)中高強(qiáng)度高溫條件下使用的卷筒性能指標(biāo)還遠(yuǎn)未達(dá)到國(guó)外行業(yè)的要求，本熱處理工藝研究目的在于找出合適的熱處理方法和工藝參數(shù)，使同材質(zhì)ZG25Cr2Mo1V鋼卷筒的性能指標(biāo)得到改善，滿足用戶要求。

1試驗(yàn)材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

本次熱處理工藝研究選用的材質(zhì)為ZG25Cr2Mo1V，制造方法為采用離心鑄造技術(shù)生產(chǎn)的鋼卷筒，進(jìn)行熱處理工藝研究。從卷筒上切取試驗(yàn)用樣塊，其尺寸規(guī)格為：230 mm×330 mm×53 mm。

ZG25Cr2Mo1V成分見(jiàn)表1。

表1　ZG25Cr2Mo1V成分

1.2熱處理工藝

用快速升溫馬弗爐對(duì)試驗(yàn)用ZG25Cr2Mo1V樣塊加熱到930 ℃～950 ℃，保溫3 h，隨后空冷；用快速升溫馬弗爐對(duì)正火后的樣塊進(jìn)行回火處理，回火溫度690 ℃～710 ℃，保溫6 h隨后空冷。用快速升溫馬弗爐對(duì)試驗(yàn)用ZG25Cr2Mo1V用樣塊加熱到930 ℃～950 ℃，保溫3 h，隨后淬油；用快速升溫馬弗爐對(duì)淬火后的樣塊進(jìn)行回火處理，回火溫度590 ℃～610 ℃，保溫6 h隨后空冷。

1.3組織、性能測(cè)試

熱處理后，沿樣塊厚度方向制取金相和硬度試樣，用于顯微組織觀察和硬度檢驗(yàn)。采用大型金相顯微鏡觀察顯微組織，用HB-3000B-1型布氏硬度計(jì)測(cè)定上述試樣的硬度。在樣塊的外壁加工(按卷筒的縱向)縱向標(biāo)準(zhǔn)拉伸試樣(室溫和高溫拉伸試樣)，參照GB/T 228.1-2010《金屬材料 拉伸試驗(yàn) 第1部分 室溫試驗(yàn)方法》和GB/T 4338-2006《金屬材料 高溫拉伸試驗(yàn)方法》，在微機(jī)控制電子萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行拉伸試驗(yàn)。

2試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1ZG25Cr2Mo1V性能要求

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)ZG25Cr2Mo1V性能要求見(jiàn)表2。

表2　國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)ZG25Cr2Mo1V性能

某國(guó)外采購(gòu)卷筒對(duì)ZG25Cr2Mo1V性能要求見(jiàn)表3。

表3　某國(guó)外采購(gòu)卷筒ZG25Cr2Mo1V性能

由表3可知，按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)難以達(dá)到要求國(guó)外客戶要求，因此需要進(jìn)一步的優(yōu)化熱處理工藝，以提高其高溫性能。

2.2熱處理工藝與性能

由于ZG25Cr2Mo1V鋼卷筒為離心澆注成型的坯料，且壁厚較厚(50 mm以上)，坯料為鑄態(tài)組織，細(xì)小的等軸晶主要集中在鋼卷筒的外表面，約1 mm～2 mm左右，鑄態(tài)組織主要由粗大的柱狀晶構(gòu)成，枝晶間缺陷較多，凝固過(guò)程中存在較大的應(yīng)力，直接淬油會(huì)造成開裂，因此，在淬油前需要正火和高溫回火處理，主要是為了細(xì)化晶粒、均勻組織、去除鑄造應(yīng)力。其工藝力學(xué)性能結(jié)果如表4。

表4　ZG25Cr2Mo1V鋼的力學(xué)性能

由表4可知，經(jīng)過(guò)熱處理后的ZG25Cr2Mo1V力學(xué)性能完全可以滿足國(guó)外客戶的要求。

2.3熱處理后的顯微組織

經(jīng)過(guò)熱處理后的ZG25Cr2Mo1V顯微組織如圖1所示。

(a) 靠近外壁 100× (b) 靠近外壁 400×

(c) 靠近中部 100× (d) 靠近中部 400×

(e) 靠近內(nèi)壁 100× (f) 靠近內(nèi)壁 400×

圖1ZG25Cr2Mo1V顯微組織

從圖1可以看出，ZG25Cr2Mo1V經(jīng)過(guò)熱處理后得到了均勻細(xì)小的晶粒組織，說(shuō)明采用該熱處理工藝可以明顯優(yōu)化材質(zhì)的微觀組織，改善材質(zhì)的工藝力學(xué)性能。

2.4工業(yè)試驗(yàn)

經(jīng)過(guò)試驗(yàn)室熱處理試驗(yàn)，離心鑄造ZG25Cr2Mo1V鋼卷筒的力學(xué)性能可以滿足國(guó)外用戶的要求，為增加工業(yè)化生產(chǎn)的可操作性，在新興鑄管股份有限公司鋼管車間進(jìn)行了驗(yàn)證性工業(yè)試驗(yàn)。澆注規(guī)格為外徑680 mm、厚度60 mm、材質(zhì)為ZG25Cr2Mo1V的鋼套筒1支，按照上述試驗(yàn)所得的熱處理工藝進(jìn)行熱處理，并按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)取樣檢驗(yàn)。驗(yàn)證性工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果分別見(jiàn)表5、表6。

表5　工業(yè)試驗(yàn)成分分析

表6　工業(yè)試驗(yàn)力學(xué)性能分析

由表6可知，經(jīng)過(guò)驗(yàn)證性工業(yè)試驗(yàn)，ZG25Cr2Mo1V鋼的力學(xué)性能可以滿足國(guó)外用戶的要求，即經(jīng)過(guò)試驗(yàn)室和工業(yè)化驗(yàn)證，經(jīng)過(guò)該熱處理工藝的ZG25Cr2Mo1V鋼的力學(xué)性能完全可以滿足用戶使用要求。

3結(jié)論

(1)通過(guò)調(diào)整熱處理工藝和參數(shù)可以使ZG25Cr2Mo1V的常溫、400 ℃和600 ℃下的機(jī)械性能能夠滿足國(guó)外客戶要求。

(2)通過(guò)調(diào)整熱處理工藝和參數(shù)可以有效細(xì)化ZG25Cr2Mo1V的微觀組織，得到均勻細(xì)小的晶粒組織，明顯改善工藝力學(xué)性能。

(3)通過(guò)調(diào)整熱處理工藝和參數(shù)可以使ZG25Cr2Mo1V的常溫布什硬度值可達(dá)到320 HB以上。

4參考文獻(xiàn)

[1]安繼儒，劉耀恒.熱處理工藝規(guī)范數(shù)據(jù)手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008：58，209.

[2]曾正明.實(shí)用鋼鐵材料手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007:377.

收稿日期：聯(lián)系人:張大明,工程師,河北.邯鄲(056300)，新興鑄管股份有限公司采購(gòu)部；2015—8—16