[發(fā)明專利]一種高強(qiáng)度690D鋼熱處理工藝

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410473712.5
• 申請(qǐng)日: 2014-09-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104178616A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-12-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王志武;句光宇;宋濤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號(hào): C21D8/00
• 分類號(hào): C21D8/00
• 代理公司: 武漢科皓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 張火春

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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于金屬材料領(lǐng)域，涉及一種抗拉強(qiáng)度達(dá)690MPa級(jí)的高強(qiáng)度690D鋼，具體涉及一種高強(qiáng)度690D鋼的熱處理工藝。

背景技術(shù)

隨著石油化工、水電系統(tǒng)、冶金工業(yè)等行業(yè)的快速發(fā)展，壓力容器也逐漸向高參數(shù)、大型化發(fā)展，為了保證壓力容器使用的安全可靠性，世界各國(guó)都致力于開(kāi)發(fā)滿足壓力容器強(qiáng)度、韌性、焊接性等綜合性能需求的鋼材。高強(qiáng)度調(diào)質(zhì)鋼在保持高強(qiáng)度的同時(shí)，又增強(qiáng)了塑性和韌性，還可以減輕結(jié)構(gòu)的重量，提高使用的可靠安全性。所以高強(qiáng)度調(diào)質(zhì)鋼憑借其優(yōu)越的綜合性能被廣泛地應(yīng)用于發(fā)電站的壓力鋼管、水電機(jī)組蝸殼、化工球罐、天然氣儲(chǔ)罐和冶金成套設(shè)備的儲(chǔ)氣球罐的建造中。

目前，對(duì)690MPa級(jí)鋼的一般性能要求為：屈服強(qiáng)度≥560MPa、抗拉強(qiáng)度690～820Mpa、伸長(zhǎng)率≥16%、沖擊性能-20℃KV²≥100J。690MPa級(jí)鋼采用直接淬火與高溫回火的熱處理工藝，可以滿足以上性能指標(biāo)。但是，工業(yè)上對(duì)690D鋼的要求也越來(lái)越嚴(yán)格苛刻，滿足上述一般性能的690D鋼也越來(lái)越不能滿足工業(yè)使用的要求，因此組織狀態(tài)與性能俱佳的690D鋼還有待繼續(xù)開(kāi)發(fā)。選擇優(yōu)化的熱處理工藝，可以獲得最佳的組織狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)最佳的強(qiáng)、韌性匹配，充分發(fā)揮該鋼在強(qiáng)度和低溫韌性方面的潛能。所以，研發(fā)優(yōu)化的熱處理工藝，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和應(yīng)用價(jià)值，也是實(shí)現(xiàn)690D鋼高的使用性能，滿足工業(yè)使用的有效途徑。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種高強(qiáng)度690D鋼熱處理工藝，即熱軋空冷后依次進(jìn)行加熱、水淬、高溫回火的熱處理工藝，使690D鋼在熱處理后具有高的強(qiáng)度、塑性和韌性?？梢赃_(dá)到高的使用性能，能夠滿足工業(yè)的使用。

本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種高強(qiáng)度690D鋼熱處理工藝，包括如下步驟：

（1）對(duì)690D鋼進(jìn)行熱軋空冷處理；

（2）將經(jīng)步驟（1）處理后的690D鋼加熱至充分奧氏體化；

（3）將經(jīng)步驟（2）處理后的690D鋼水淬至室溫；

（4）對(duì)經(jīng)步驟（3）處理后的690D鋼進(jìn)行高溫回火處理；

（5）將經(jīng)步驟（4）處理后的690D鋼空冷至室溫。

所述步驟（1）中的奧氏體化條件為：溫度940～960℃，保溫時(shí)間40～50min。

所述步驟（3）中高溫回火的條件為：回火溫度630～650℃，保溫時(shí)間為70～80min。

本發(fā)明提供的一種高強(qiáng)度690D鋼熱處理工藝包括：將熱軋空冷后的690D鋼加熱到940～960℃，保溫40-50min，使其完全奧氏體化，并防止奧氏體晶粒粗大，之后，水淬到室溫；淬火后，進(jìn)行高溫回火，即加熱到630～650℃，保溫70～80min后空冷到室溫，回火后得到的最終組織為回火馬氏體和碳化物的混合物，主要工藝流程為：熱軋空冷組織-加熱-保溫-水淬-回火-空冷。

本發(fā)明所述690D鋼的成為質(zhì)量分?jǐn)?shù)百分比為：C≤0.10%、0.15～0.50%Si、1.20～1.60%Mn、P≤0.015%、S≤0.005%、0.10～0.30%Mo、0.02～0.06%V、0.40～0.60%Ni、Ti≤0.020%、B≤0.0010%、Cr≤0.30%、Cu≤0.30%，PSR=Cr+Cu+2Mo+10V+7Nb+5Ti-2(%)＜0，Pcm=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Cr/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B(%)≤0.24%，余量為Fe。所述步驟（1）中奧氏體化溫度為940～960℃，奧氏體化溫度主要依據(jù)為690D鋼中的碳含量，加熱溫度應(yīng)高于Ac3點(diǎn)30℃至100℃，690D鋼的Ac3為873℃，若奧氏體化溫度過(guò)低，奧氏體化不充分，若溫度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致奧氏體晶粒粗化。所選保溫時(shí)間為40～50min，這個(gè)溫度和時(shí)間可使厚板熱透和組織充分轉(zhuǎn)變。

所述步驟（3）中高溫回火溫度為630～650℃，這是因?yàn)榇慊瘃R氏體回火溫度要滿足鋼材強(qiáng)度的要求，同時(shí)要滿足較強(qiáng)塑韌性的要求，回火后硬度也必須達(dá)到要求；回火溫度必須保證淬火馬氏體能發(fā)生回復(fù)或者再結(jié)晶，但是晶粒不能粗化；此外，回火溫度不能高于Ac1線，690D鋼的Ac1為694℃。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)和積極效果：

（1）本發(fā)明采用的熱軋空冷后加熱水淬與高溫回火相結(jié)合的熱處理工藝比傳統(tǒng)的調(diào)質(zhì)處理工藝能獲得更好的使用性能；

（2）工藝較為簡(jiǎn)單，生產(chǎn)容易，成本低廉。

附圖說(shuō)明

圖1為經(jīng)實(shí)施例1熱處理后的690D鋼的光學(xué)顯微鏡下的金相組織照片。