[發明專利]一種低溫鎳鋼的熱處理淬火深冷處理方法

有效

• 申請號: 201310291288.8
• 申請日: 2013-07-11
• 公開（公告）號: CN103343202A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發明（設計）人: 侯利鋒;衛英慧;王沛占;劉東風;丁肇夷;李栩;馬麗莉
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: C21D6/04
• 分類號: C21D6/04;C21D1/18
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 江淑蘭

技術領域

本發明涉及一種低溫鎳鋼的淬火深冷處理方法,屬低溫合金結構鋼熱處理方法及應用的技術領域。

背景技術

在機械設備中使用著大量的鋼材，在設計溫度≤-20℃時使用的鋼材統稱為低溫鋼，例如在液化石油氣、液氮、液氧使用的容器、輸送管道使用的鋼為低溫鋼，在寒冷地區服役的設備、冷藏儲存制冷設備使用的鋼也是低溫鋼，低溫鋼的特性是在低溫狀態下不變形，仍能保持鋼的力學性能，低溫鋼是為了適應石油化工、冷凍設備的需要而發展起來的專用鋼。

低溫鋼大都為鎳鋼，鋼中鎳的含量在3.5-9%之間，鎳鋼的使用溫度可達到-196℃，在此溫度下鎳鋼的化學物理性能、力學性能仍能保持不變，故鎳鋼是一種優良的低溫鋼。

鎳含量為9%的低溫鋼稱為9Ni低溫鋼，具有良好的低溫韌性，常用來制造液化天然氣儲罐等，隨著石油天然氣工業的發展，9Ni低溫鋼的使用率得到了大幅度的增加，但9Ni低溫鋼的熱處理工藝已成滯后狀態，按目前常規的熱處理方法，很難達到9Ni鋼力學性能的要求，尤其是強度和韌性較低，極大的影響了低溫鋼在低溫使用的安全性。

發明內容

發明目的

本發明的目的是針對鎳低溫鋼的要求和強韌性的不足，對鎳低溫鋼進行淬

火+深冷處理的方法進行處理，以提高鎳低溫鋼的強度和韌性，并保持在使用中的穩定。

技術方案

本發明使用的化學物質材料為：9Ni低溫鋼、液氮、冷卻水，其準備用量如下：以毫米、毫升為計量單位

9Ni低溫鋼：9Ni????????????????????????????500mm×500mm×10mm

液氮：N_{2??????????????????????????????????????????????????????????????????????}500000mL±100mL

冷卻水：H₂O????????????????????????????????500000mL±100mL

熱處理淬火、深冷處理方法如下：

（1）淬火

9Ni低溫鋼的淬火加熱是在常化淬火爐中進行的，是在水冷過程中完成的；

①???開啟常化淬火爐并加熱，加熱至溫度820-840℃；

②將9Ni低溫鋼板垂直置于常化淬火爐中，并密閉，恒溫保溫40min；

③將冷卻水500000mL±100mL加入水槽內，將淬火后的鋼板快速放入水槽內，并淹沒整個鋼板，進行急冷，急冷時間30min；

（2）高溫回火

高溫回火是在回火爐中進行的，是在加熱冷卻過程中完成的；

①開啟回火爐并加熱，加熱至溫度540-560℃；

②將冷卻后的鋼板放入回火爐中，進行高溫回火，回火時間50min；

③將高溫回火后的鋼板取出置于空氣中，使其自然冷卻至25℃；

（3）液氮預冷處理

液氮的預冷處理是在液氮槽中進行的，是在液氮槽內快速提拉過程中完成的；

①???將液氮500000mL置于液氮槽中，并恒定溫度-196℃；

②將鋼板置于提桶中，然后將裝有鋼板的提桶置于液氮中，并快速提拉，時間20min，即完成了預冷；

（4）液氮深冷處理

①將預冷處理后的鋼板緩慢垂直吊裝放入液氮槽中，液氮淹沒整個鋼板，并產生氣泡，進行深冷處理，并恒定溫度-196℃；

②液氮深冷處理時間30-40min；

③回溫，液氮深冷處理后，將鋼板撈出，置于回溫架上，回溫時間20-30min，回溫后鋼板恢復到25℃；

④深冷處理重復進行四次；

（5）低溫回火，消除內應力

低溫回火是在回火爐中進行的，是在加熱冷卻過程中完成的；

①開啟回火爐并加熱，加熱溫度100℃；?

②將鋼板置于回火爐中，并密閉，保溫時間60min；

③回火后，關閉加熱器，使鋼板隨爐自然冷卻至25℃；

④回火后取出鋼板，即為淬火、深冷處理的低溫鎳鋼板；

（6）檢測、分析、表征

對淬火、深冷處理的低溫鎳鋼板進行檢測、分析、表征；

用洛氏硬度計進行硬度測試；

用沖擊試驗機進行韌性試驗；

用拉伸試驗機進行強度試驗；