热处理对3.5Ni钢低温韧性的作用

第26卷第6期2008年11月物理测试PHYSICSEXAMINATIONANDTESTINGVOL26,NO6NOV2008热处理对35NI钢低温韧性的作用李建华1,2,习天辉2,陈晓1,21武汉科技大学,湖北武汉4300812武钢研究院,湖北武汉430080摘要介绍了35NI低温钢的热处理工艺对力学性能和微观组织结构影响的试验内容,结果表明,热轧状态的315NI低温钢进行热处理,可以进一步细化晶粒和调整组织,提高综合力学性能。850正火及850正火600回火处理均可以得到比较理想的低温韧性。关键词315NI钢热处理低温韧性中图分类号TG111文献标识码A文章编号10012077720080620009204EFFECTOFHEATTREATMENTONLOW2TEMPERATURETOUGHNESSOF315NISTEELLIJIAN2HUA1,2,XITIAN2HUI2,CHENXIAO1,21WUHANUNIVERSITYOFSCIENCEANDTECHNOLOGY,WUHAN430081,HUBEI,CHINA2RESEARCHANDDEVELOPMENTCENTEROFWUHANIRONANDSTEELGROUPCORP,WUHAN430080,HUBEI,CHINAABSTRACTTHEEFFECTOFHEATTREATMENTPROCESSONMECHANICALPERFORMANCEANDMICROSTRUCTUREOF35NILOW2TEMPERA2TURESTEELWASINTRODUCEDINTHISPAPERTHERESULTSHOWSTHATTHEHEATTREATMENTOFROLLED315NILOW2TEMPERATURESTEELCANIMPROVETHEMECHANICALPERFORMANCEBYFININGGRAINSIZEANDADJUSTINGMICROSTRUCTUREEXCELLENTLOW2TEM2PERATURETOUGHNESSCANBEGAINEDBY850NORMALIZEDOR850NORMALIZINGFOLLOWEDBY600TEMPERINGKEYWORDS35NISTEELHEATTREATMENTLOW2TEMPERATURETOUGHNESS作者简介李建华19662,男,博士生,高级工程师E2MAILJIANHUA2LI163COM修订日期2008207218通常将各种液化石油气、液氨、液氧、液氮等生产、储存容器和输送管道以及在寒冷地区服役的设备,称为低温容器,制造这些容器所用的钢,统称为低温钢。低温钢一般分为无镍钢和有镍钢,无镍钢一般指细晶粒钢和低温高强度钢,其使用温度在60以上有镍钢是指在钢中加入合金元素镍,使其固溶于铁素体,使基体的低温韧性得到显著的改善,改变体心立方晶格的金属材料共有的低温转脆现象,其使用温度可以达到196以下。随着石化工业的发展,新工艺、新设备不断出现,气体的液化、分离、贮运及应用在各国已很普遍,这些低温技术和设备的开发促进了低温压力容器用钢的发展13。目前有能力生产含镍低温钢的主要有日本、美国等少数国家。我国自行研制的70级的09MNNIDR属镍系低温钢,具有良好的低温韧性和焊接性4,在乙烯、化肥、城市煤气、二氧化碳等低温装置中得到了广泛的应用,逐渐替代进口低温钢材。但是,含镍量在3159的低温钢在我国目前只是制订了相关产品标准,工业性生产还不成熟,我国至今仍进口设备或进口钢材在国内制造。其中,用量较大的为100级的315NI钢,国内有些钢厂也曾组织过研制,但由于冶炼、轧制和热处理技术难度较高,且钢用量又较小,未能成功5。武钢于2005年也开展了315NI低温钢的研制工作,目前已经进入工业试制阶段。文章介绍热处理工艺对315NI钢低温韧性影响的研试工作。1试验过程11化学成分根据35NI低温钢的相关标准68,试验钢在C、SI、MN、P、S、NI等基本元素外,添加了微量的合金元素MO、TI、NB、CU,其化学成分质量分数,见表1。表135NI钢化学成分TABLE1CHEMICALCOMPOSITIONOF35NISTEELCSIMNPSNIMOTINBCU0104012501650101010053160微量微量微量微量12冶炼轧制工艺试验钢采用工业纯铁在研究院中试工场50KG19942009CHINAACADEMICJOURNALELECTRONICPUBLISHINGHOUSEALLRIGHTSRESERVEDHTTP/WWWCNKINET物理测试第26卷真空感应电炉冶炼,500MM的两辊轧机上进行轧制,加热温度1200,保温时间2H,开轧温度11001070,终轧温度860。前4道次采用大压下,压下量为2030MM,最后一道次待温轧制,压下率为20。终轧后空冷,轧制成的试验钢板尺寸为16MM200MMLMM。13热处理工艺根据文献9介绍的经验公式AC3910203C124417SI1512NI3115MO104V30MN11CR20CU700P400AL120AS400TI,计算出315NI钢的AC3温度为797。实验室在THERMECMASTOR2Z型热模拟试验机上,根据标准YB/T5127293钢的临界点测定方法膨胀法的要求,进行了升温和降温过程的相变温度测试试验升温和降温速率均为0105/S,实测315NI钢的AC3温度为787。因此,热处理工艺制定为正火处理830和860,回火处理600和630。在试验钢板热处理完毕后,按照标准GB/T22921994金属夏比缺口冲击试验方法,对其进行了常温、90、110和130低温冲击试验。同时对试验钢热轧态、热处理态试样的显微组织和析出相进行了观察和分析,并且采用QUANTA400型扫描电镜对试验钢的等效晶粒尺寸进行了EBSD分析。2试验结果21力学性能试验对试验钢按标准要求取横向拉伸和冲击试样进行力学性能试验,结果见表2。表235NI钢力学性能试验结果TABLE2TESTEDRESULTSOFMECHANICALPROPERTIESFOR35NISTEEL编号热处理工艺REL/MPARM/MPAA/冲击功AKV/J20901101300热轧态4806002413275149131437193/531830正火4405553210310132932511714917176151512860正火4255503113320182972721923114209139333830600450555321529516243240167815314113133483063044555034103201629525715184192415365358606004305403518300112962751923515193196236860630430540331029912297282131571722193133注3表示冲击功均值,退火后使111织构明显增强,因此均具有较高的R值。70冷轧压下率的退火板111方向织构最强R值最好75冷轧压下率111、111方向织构均较弱,R值最差80压下率的冷轧板织构,退火后111方向织构机密度介于两种压下率之间,111织构最强,而R值介于两种压下率之间。因此,对于此钢种而言线上的111织构对R值的贡献不大。参考文献1BO2YOUNGHUREFFECTOFDIFFERENTANNEALINGCONDITIONONBAKEHARDENABILITYFORENVIRONMENTALAUTOMOTIVEPANELJMATERIALSSCIENCEFORUM,2003,4392652康永林现代汽车板的质量控制与成形性M北京冶金工业出版社,19991673关小军,凤佩华冷轧压下率对ELC2BH钢板组织和性能的影响J钢铁研究,1997,194264GB/T20564122007汽车用高强度热连轧钢板及钢带2烘烤硬化钢,附录B烘烤硬化值BH值的测量方法S5关小军超低碳高强度烘烤硬化钢板M济南山东大学