[發明專利]一種ZG15Cr2Mo1材料室溫及高溫力學性能的控制方法

有效

• 申請號: 201710299471.0
• 申請日: 2017-05-02
• 公開（公告）號: CN106947918B
• 公開（公告）日: 2018-07-24
• 發明（設計）人: 張錦;馬麗;仇國民;賈成璽;馬榮華;李金寶
• 申請（專利權）人: 寧夏共享集團股份有限公司
• 主分類號: C22C38/22
• 分類號: C22C38/22;C22C38/24;C22C38/20;C22C38/02;C22C38/04;C21D1/28;C21D9/00
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1.一種ZG15Cr2Mo1材料室溫及高溫力學性能的控制方法，其特征在于：包括如下步驟：

(1)取樣：澆鑄相同化學成份的同爐ZG15Cr2Mo1材料，從同爐材料中切取若干尺寸相同的試樣塊，確保化學成份一致；將試樣塊清洗干凈并氮氣吹干，以作備用；

(2)ZG15Cr2Mo1材料正火工藝優化：通過研究確認ZG15Cr2Mo1材料的Ac₁溫度為800℃，Ac₃溫度為900℃，選擇900～1000℃范圍內的不同溫度，保溫8～12小時，按照5℃/h～65℃/h的不同冷卻速度進行正火熱處理，檢測抗拉強度及金相組織，得出抗拉強度在900～1100MPa 且金相組織全部為貝氏體組織的最佳正火工藝為920-970℃的溫度范圍；

(3)ZG15Cr2Mo1材料回火工藝優化：采用步驟(2)中的最佳正火工藝，設計不同的回火溫度，采用冷速為30～60℃/h回火工藝，對每一回火溫度的2～3個試塊檢測抗拉強度，得出在720～760℃溫度范圍內回火材料的抗拉強度達630MPa，材料的抗拉強度結果較好且滿足標準要求；

根據步驟(2)、(3)優化得到ZG15Cr2Mo1材料的熱處理工藝為：采用920～970℃、保溫8～12小時、以5～30℃/h的冷速進行正火，采用720～760℃、保溫8～12小時，以30～60℃/h的冷速進行回火；

(4)ZG15Cr2Mo1材料化學成份優化：設計不同化學成份的ZG15Cr2Mo1材料，按照公式CE(IIW)＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/ 5+(Ni+Cu)/15(％)計算并求出相應的碳當量CE值，生產不同碳當量CE值的ZG15Cr2Mo1材料試塊，采用步驟(2)和步驟(3)優化的正火及回火熱處理工藝，研究材料抗拉強度與碳當量CE值的相關性，結果得出：隨碳當量CE值提高，ZG15Cr2Mo1材料的抗拉強度提高，當抗拉強度達到630MPa以上時，優化得出的化學成份為：C：0.16～0.20％、Si：0.3～0.7％、Mn：0.7～0.9％、Cu≤0.35％、Cr：2.0～2.5％、Mo：0.90～1.05、V≤0.05％，且控制碳當量CE值需在0.92以上；

(5)結果驗證：通過驗證抗拉強度達630MPa以上時，材料高溫持久試驗持續時間、及韌脆轉變溫度能達到的結果：①利用檢測結果研究室溫抗拉強度同持久蠕變持續時間的相關性，得出室溫抗拉強度在630MPa以上時，ZG15Cr2Mo1材料高溫持久試驗持續時間達120h以上，滿足材料標準要求范圍；②研究不同抗拉強度同FATT50韌脆轉變溫度的相關性，得出室溫抗拉強度達630MPa時，FATT50韌脆轉變溫度為40℃以下，遠遠低于材料要求的≤79℃，性能滿足材料使用要求；

(6)成品生產：以優化的正火工藝、回火工藝以及化學成份進行產品質量控制，制備質量穩定的ZG15Cr2Mo1材料成品。

2.如權利要求1所述的一種ZG15Cr2Mo1材料室溫及高溫力學性能的控制方法，其特征在于：所述試樣塊的尺寸為：長度300mm，寬度200mm，高度150mm，且試樣塊的數量為3～4塊。

3.如權利要求1所述的一種ZG15Cr2Mo1材料室溫及高溫力學性能的控制方法，其特征在于：所述步驟(3)中用于測試抗拉強度的試樣所使用的不同回火溫度分別為630℃、680℃、730℃、780℃。