熱處理工藝對12Cr1MoVG厚壁無縫鋼管表面硬度的影響
發(fā)布人：上海艾荔艾合金股份有限公司www.shailiai.cn
更新時間：2016-05-20
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(zhuǎn)變曲線（CCT曲線），在實驗室進(jìn)行熱處理工藝研究，對不同工藝熱處理后的鋼管進(jìn)行性能檢測，以找出最佳熱處理工藝。
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(dá)580℃，具有較高的耐高溫持久強(qiáng)度。12Cr1MoVG鋼管是在優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼中加入適量合金元素，提高其力學(xué)性能、強(qiáng)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(chǎn)的厚壁鋼管不能滿足這一要求（正火+回火工藝生產(chǎn)的鋼管硬度為135～161HB，低于標(biāo)準(zhǔn)下限值；淬火+回火工藝生產(chǎn)的鋼管硬度為175～200HB，超過標(biāo)準(zhǔn)上限值）。
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(zhuǎn)變曲線（CCT曲線），在實驗室進(jìn)行熱處理工藝研究，對不同工藝熱處理后的鋼管進(jìn)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(jīng)過回火后M轉(zhuǎn)變?yōu)镾回；正火+回火后組織為F+P（鐵素體+珠光體），F(xiàn)含量高達(dá)75%。由于淬火工藝?yán)鋮s速率較快，F(xiàn)來不及析出就進(jìn)入B轉(zhuǎn)變區(qū)域，最終形成了M+B組織，產(chǎn)品硬度值偏高；而正火+回火工藝?yán)鋮s速率較慢，F(xiàn)大量析出，產(chǎn)品硬度值偏低。
試樣規(guī)格Φ219mm×45mm，其生產(chǎn)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(jī)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(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的試樣。
試驗研究分兩步進(jìn)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(jìn)行最佳回火工藝制度研究。研究結(jié)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(xiàn)產(chǎn)品硬度的控制，確定出Φ219mm×45mm?12Cr1MoVG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(chǎn)品組織為F+B，F(xiàn)、B組織的含量比例分別為55%、45%。
（2）新熱處理工藝實現(xiàn)了12Cr1MoVG厚壁無縫鋼管硬度的有效控制，經(jīng)批量生產(chǎn)驗證，產(chǎn)品硬度值為161～182HB，表面硬度合格率達(dá)100%，且各項機(jī)械性能指標(biāo)均滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。
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