2Cr13不锈钢阀体的热处理.pdf

； 、 0 ／ ／ ／ ＼ ／ ； ＼ ／ ； 一 工 艺 一 舍 舍 舍 舍 舍 舍 2 C r 1 3 不锈钢 阀体的热处理 严银 霞， 赵洪敏 ， 宫心勇， 郑秋越， 侯珍 中国北车天津机辆轨道交通装备有限责任公司， 天津 3 0 0 2 3 2 摘要 2 C r 1 3不锈钢阀体除要求耐海水腐蚀外， 还要具有良好的力学性能特别是低温一 2 9 o C 冲击韧度。 但采用常规调质处理难以使 阀体的力学性能达到要求。后采用 9 4 0℃亚温油淬和 6 5 0℃高温回火 的工艺， 阀体的力学性能达到了要 求。 关键词 2 C r 1 3不锈钢阀体 ； 亚温淬火； 低温冲击韧度 中图分类号 T G 1 6 2 ． 7 9 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 8 1 6 9 0 2 0 1 3 0 6 - 0 0 3 5 - 0 4 He a t Tr e a t me nt o f 2 Cr l 3 St a i n l e s s S t e e l Va l v e Bo d y Y A N Y i n x i a ， Z H A O Ho n g mi n ， G O N G X i n y o n g ， Z HE N G Q i u y u e ， HO U Z h e n T i a n j i n J L R a i l w a y T r a n s p o r t E q u i p m e n t C o ． ， L t d ． ， T i a n j i n 3 0 0 2 3 2 ， C h i n a Abs t r a c tOn e t y p e o f 2 Cr 1 3 s t a i n l e s s s t e e l v a l v e b o d y i s e x pe c t e d t o g i v e s a t i s f a c t o r y me c h a n i c a l p r o p e r t i e s， p a rti c u l a r l y t h e i mp a c t t o u g h n e s s a t 一2 9 o C ，a p a n f r o m r e s i s t a n c e t o s e a wa t e r c o r r o s i o n． Ho we v e r ， t he c o n v e n t i o n a l q u e nc h i n g a nd h i g h t e mpe r i ng p r a c t i c e i s d i f f i c u l t t o a l l o w t h e v a l v e b o d y t o d e v e l o p t h e d e s i r e d me c h a n i c a l p r o p e rt i e s ．L a t e r o n，t h e me c h a n i c a l p r o p e rti e s o f t h e v a l v e b o d y h a v e c o n r me d wi t h t h e r e q u i r e me n t s a fte r b e i ng h e a t t r e a t e d by q u e n c h i n g f r o m a n i n t e r c r i t i c a l t e mp e r a t ur e o f 9 4 0 o C i n o i l a n d t h e n h i g h t e mp e r i n g a t 65 0 c c． Ke y wo r d s2Cr 1 3 s t a i n l e s s s t e e l v a l v e b o d y；i n t e r c r i t i c a l q u e n c hi ng；l o w t e mp e r a t u r e i mp a c t t o u g h ne s s 2 C r 1 3钢是价格低廉 的不锈 钢， 可用 于制作要 求塑性较高和承受冲击载荷的耐腐蚀零件。石油管 道经常铺设在海底 ， 要耐海水腐蚀 ， 因此 2 C r 1 3钢在 石油管道 中应用广泛。本文研究 的 2 C r 1 3钢 阀体是 石油管道连接 中的重要部件 ， 它一般要求较高的综 合性能 ， 在欧洲 、 北美洲等高寒地区 ， 还要求其具有 抗低温冷脆性 。出口欧洲、 北美洲 的 2 C r 1 3不锈钢 阀体 ， 加工路线为锻造一粗加工一 超声波探伤一热 处理一超声波探伤一精加工 。由于其尺寸大和力学 性能要求高 ， 对热处理工艺要求极其严格 。本文研 究了如何通过热处理来提高 2 C r 1 3不锈钢阀体的力 学性能 ， 特别是低温冲击性能。 1 技术要求及 热处理工艺 阀体简图如 图 1所 示 ， 最 大壁厚 7 1 m m， 质量 6 5 0 k g 。力学性能要求见表 1 。热处理 的难点在于 要使该 阀体在 一 2 9℃的平均冲击吸收能量达到 2 8 J以 E 图 1 2 Cr l 3不锈钢 阀体零件示意 图 F i g ． 1 S c h e me o f t h e 2 Cr 1 3 s t e e l v Mv e b o d y 根据工件的特点和技术要求 ， 确定阀体 的热处 理工艺为调质 ， 其淬火 、 回火工艺曲线如图 2所示。 淬火加热设备为高温电阻炉， 炉温均匀性 1 0℃。 调质后从随炉试块 中取样检测力学性能 ， 试块的原 材料炉号 、 锻造 比与同批锻件相同 ； 调质前试块的尺 寸为 1 0 1 mm x 1 0 1 mm x2 0 3 mm。拉伸试样和冲 收稿 日期 2 0 1 2 0 8 ． 0 6 作者简介 严银霞 1 9 6 5 一 ， 女 ， 河北泊头人， 高m_z - 程师， 主要从事金属材料改性热处理工作。 联 系电话 1 3 6 2 2 0 9 7 2 4 3。 E ma i l j s y y x t l r ． a n 热处理 2 0 1 3年第 2 8卷第 6期 表 1 2 C r 1 3不锈钢阀体 的力学性 能要 求 T a b le 1 Me c h a n i c a l p r o p e r t y r e q u i r e me n t s f o r t h e 2Cr 1 3 s t a i n l e s s s t e e l v a lv e b o d y 击试样取 样位置 如 图 3所示。分 别按 G B ／ T 2 2 8 ． 2 0 0 2金属材料室温拉伸试验方法和 G B ／ T 2 2 9 2 0 0 7 金属材料夏 比摆锤冲击试验方法进行试验。 首先用试块按图 2所示工艺进行 了调质处理 ， 调质的力学性能列于表 2， 抗拉强度 、 屈服强度 、 断 后伸长率和断面收缩率均符合要求， 但 一 2 9 冲击 吸收能量远低于要求的最小值 2 8 J 。从同一试块再 取冲击试样测试 ， 结果仍不合格。 2 原 因分析及工艺改进 对整个热处理过程进行了现场跟踪 ， 未发现淬 火 、 回火有异常， 而且第一次 回火后进行 了水 冷， 消 除了回火脆性 因素 ， 又检测 了试块 的化学成分 见 表 3 ， 也未发现异常。 时 ] ／ mi n b 图2阔体的淬火 a 1 和回火 b 1 工艺 F i g ． 2 a Ha r d e n i n g a n d bt e mp e r i n g p r o c e s s e s f o r t he v a l v e bo d y 图3从试块中切取拉伸 n ； o o 击试样 的示意 图 Fi g． 3 S c he me o f c u t t i n g t e n s i l e a nd i mpa c t s p e c i me n s fro m s pe c i fic l o c a t i o ns i n t he t e s t b l o c k 表 2 2 C r l 3钢试块调质处理后的力学性能 Ta b l e 2 Me c h a n i c a l p r o p e r t ie s o f t h e 2 Cr 1 3 s t e e l t e s t b l o c k a f t er q u e n c h i n g a n d h i g h t e mp e r i n g 检查冲断试样 的显微组织 ， 如 图 4所示 。组织 是保留马氏体位 向的较均匀的回火索氏体， 是正常 的调质组 织。之所 以保 留 了马氏体位 向， 是 由于 2 C r l 3钢为高合金钢 ， 淬火后即使经过高温 回火 ， 其 组织也不会完全再结晶⋯。 图 5为冲击试样断 口的扫描电镜照片， 断口呈 沿晶脆性断裂特征 ， 并伴有晶问二次裂纹 ， 这是一种 脆性断口。 3 6 热处理 2 0 1 3年第 2 8卷第 6期