2Cr13不锈钢阀体的热处理.pdf

；、0 ／= ／： ／：＼：／；＼：／； 一工 艺一 ： ：舍：舍：舍!舍：舍!舍： 2Cr13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 300232) 摘要：2Cr13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(一29 oC)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940℃亚温油淬和650℃高温回火 的工艺，阀体的力学性能达到了要求。 关键词：2Cr13不锈钢阀体；亚温淬火；低温冲击韧度 中图分类号：TG162．79 文献标识码：B 文章编号：1008—1690(2013)06-0035-04 Heat Treatment of 2 Crl3 Stainless Steel Valve Body YAN Yinxia，ZHAO Hongmin，GONG Xinyong，ZHENG Qiuyue，HOU Zhen (Tianjin JL Railway Transport Equipment Co．，Ltd．，Tianjin 300232，China) Abstract：One type of 2Cr13 stainless steel valve body is expected to give satisfactory mechanical properties， particularly the impact toughness at一29 oC，apan from resistance to seawater corrosion．However，the conventional quenching and high tempering practice is difficult to allow the valve body to develop the desired mechanical properties．Later on，the mechanical properties of the valve body have con~rmed with the requirements after being heat treated by quenching from an intercritical temperature of 940 oC in oil and then high tempering at 650 cc． Key words：2Cr13 stainless steel valve body；intercritical quenching；low temperature impact toughness 2Cr13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2Cr13钢在 石油管道中应用广泛。本文研究的2Cr13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2Cr13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2Cr13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71 mm，质量 650 kg。力学性能要求见表1。热处理的难点在于 要使该阀体在一29℃的平均冲击吸收能量达到 28 J以E 图1 2Crl3不锈钢阀体零件示意图 Fig．1 Scheme of the 2Cr1 3 steel vMve body 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±10℃。 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：101 mm x 101 mm x203 mm。拉伸试样和冲 收稿日期：2012—08．06 作者简介：严银霞(1965一)，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：13622097243。E—mail：jsyyx@tlr．an 《热处理》 2013年第28卷第6期 表1 2Cr13不锈钢阀体的力学性能要求 Table 1 Mechanical property requirements for the 2Cr1 3 stainless steel valve body 击试样取样位置如图3所示。分别按GB／T 228． 2002金属材料室温拉伸试验方法和GB／T 229 2007 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，但一29 冲击 吸收能量远低于要求的最小值28 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(~]／min (b) 图2阔体的淬火(a1和回火(b1工艺 Fig．2(a)Hardening and(b)tempering processes for the valve body 图3从试块中切取拉伸~n；oo击试样的示意图 Fig．3 Scheme of cutting tensile and impact specimens from specific locations in the test block 表2 2Crl3钢试块调质处理后的力学性能 Table 2 Mechanical properties of the 2Cr1 3 steel test block after quenching and high tempering 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 2Crl3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。 ·36· 《热处理》 2013年第28卷第6期