熱處理工藝對12Cr1MoVG厚壁無縫鋼管表面硬度的影響

12Cr1MoVG無縫鋼管主要用于制造高壓鍋爐蒸汽管道,,使用溫度可達580℃,,具有較高的耐高溫持久強度。12Cr1MoVG鋼管是在優(yōu)質碳素結構鋼中加入適量合金元素,,提高其力學性能,、強韌性和淬透性,,通常以熱處理(正火+回火或淬火+回火)狀態(tài)交貨。隨著用戶需求的不斷提高,,要求12Cr1MoVG鋼管的表面硬度為145~190HB,,而傳統(tǒng)工藝生產的厚壁鋼管不能滿足這一要求(正火+回火工藝生產的鋼管硬度為135~161HB,低于標準下限值,;淬火+回火工藝生產的鋼管硬度為175~200HB,,超過標準上限值)。

無縫鋼管

為了得到12Cr1MoVG厚壁鋼管的理想表面硬度,,通過分析12Cr1MoVG的連續(xù)冷卻轉變曲線(CCT曲線),,在實驗室進行熱處理工藝研究,對不同工藝熱處理后的鋼管進行性能檢測,,以找出最佳熱處理工藝,。

鋼的硬度主要由其金相組織決定,回火索氏體S回硬度較高,,鐵素體F硬度較低,。傳統(tǒng)工藝熱處理后的12Cr1MoVG厚壁無縫鋼管的金相組織為S回+B回(回火貝氏體),在淬火過程中生成了大量M(馬氏體體)組織,,經過回火后M轉變?yōu)镾回,;正火+回火后組織為F+P(鐵素體+珠光體),F含量高達75%,。由于淬火工藝冷卻速率較快,,F來不及析出就進入B轉變區(qū)域,最終形成了M+B組織,,產品硬度值偏高,;而正火+回火工藝冷卻速率較慢,F大量析出,,產品硬度值偏低,。 試樣規(guī)格Φ219mm×45mm,其生產工藝:電爐冶煉→LF精煉→VD精煉→模鑄→鍛造→退火→管坯加熱→穿孔→Assel軋管機軋制→定徑→探傷,。選取探傷合格的12Cr1MoVG鋼管,,在其中部截取長度為500mm的管段,在實驗室熱處理后制備滿足相應標準的試樣,。

試驗研究分兩步進行:通過控制F析出溫度的停留時間,,改變F的析出量,,研究水淬時間與冷卻水循環(huán)方式對鋼管性能的影響;找出性能匹配最佳時的水淬時間及水循環(huán)方式,,進行最佳回火工藝制度研究,。研究結果表明:

(1)通過控制淬火時間,減少F析出量,,避免大量M組織析出,,實現產品硬度的控制,確定出Φ219mm×45mm12Cr1MoVG厚壁無縫鋼管的最佳熱處理工藝為:淬火970℃×60min,、水淬20s,,回火750℃×150min。采用該熱處理工藝后的產品組織為F+B,,F,、B組織的含量比例分別為55%、45%,。

(2)新熱處理工藝實現了12Cr1MoVG厚壁無縫鋼管硬度的有效控制,,經批量生產驗證,產品硬度值為161~182HB,,表面硬度合格率達100%,,且各項機械性能指標均滿足標準要求。

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