[發明專利]一種低溫9Ni鋼兩相區淬火的熱處理方法

在審

• 申請號: 202010331343.1
• 申請日: 2020-04-24
• 公開（公告）號: CN111455143A
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發明（設計）人: 李榮斌;陳永強;張如林;冉準;于大一
• 申請（專利權）人: 上海電機學院
• 主分類號: C21D1/18
• 分類號: C21D1/18;C21D9/00;C21D11/00;G01N23/2251;G01N23/20;G01N3/08;G01N3/30
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產權代理有限公司 31227
• 代理人: 周兵

本發明公開了一種低溫9Ni鋼兩相區淬火的熱處理方法，具體包括以下步驟：S1、首先將9Ni鋼塊體加工成4塊70mm×80mm×14mm的鋼板；S2、對鋼板進行熱處理：S3、將試樣切成尺寸為14mm×14mm×3mm的金相試樣，然后用冷鑲嵌將金相試樣鑲成直徑為32mm的圓柱形塊體；S4、將試樣進行表面處理；S5、將表面處理后的試樣在掃描電鏡上觀察微觀結構的相組成；S6、用XRD對馬氏體(200)、(211)和奧氏體(200)、(220)、(311)進行掃描，算出回轉奧氏體的含量；S7、將熱處理后的工件按國標加工成沖擊試樣和拉伸試樣；本發明通過探索兩相區的淬火溫度，可以得到在兩相區溫度為640℃保溫30min的情況下，所得到的微觀組織細小均勻，強度和低溫韌性達到最佳的配比。

技術領域

本發明涉及熱處理工藝技術領域，具體是一種低溫9Ni鋼兩相區淬火的熱處理方法。

背景技術

隨著世界能源消費不斷在增長，人們對天然氣的使用越來越感興趣，尤其是天然氣作為一種清潔且高熱量的能源。液化天然氣(LNG)主要由甲烷和少量的乙烷、丙烷、氮氣等次要組分組成，是一種清潔能源，因其豐富、多用途和清潔燃燒的特性而被廣泛用作家用和工業燃料。但是，世界上儲藏較大的天然氣的地理位置一般都遠離主要消費地區，所以，我們就需要大規模的儲存和長距離的輸送。由于物理原因，液化天然氣通常溫度為-162℃，由于溫度較低，危險性比較高，對儲存液化天然氣的材料要求是非常的苛刻。這種材料需要保持較好的韌性和抗斷裂能力，同時在室溫下也要保持較高的安全性。使用的材料也應該具有較高的強度，以便減少建設容器壁所用的成本。

9Ni鋼是20世紀40年代由美國首先開發出的Ni含量為9％的鋼種，使用溫度最低可達-196℃，是國際上建造液化天然氣廣泛使用的鋼種。在低溫的條件下，不僅能滿足很高的強度要求，并且具有良好的韌性和抗斷裂能力。近年來，對9Ni鋼的性能的研究比較多，其中包括強度、韌性、拉伸、壓縮等性能。經過熱處理后的9Ni鋼具有更好的性能。因此，選擇合適的熱處理方式對9Ni鋼的性能尤為重要。

現有的技術是將9Ni鋼有兩種：一種是先經過淬火+回火；另一種是淬火+兩相區淬火+回火。已有研究證明第一種方式的熱處理后材料的性能不如第二種。關于第二種熱處理方式已有很多研究者進行研究，包括淬火溫度的選取、兩相區淬火溫度的選取、兩相區保溫時間的選取及回火溫度的選取。9Ni鋼的穩定性很大方面取決于回轉奧氏體的含量，回火溫度、回火保溫時間、兩相區淬火等對回轉奧氏體的含量有一定的影響。

現有的兩種都有不足之處，前者的熱處理方式較為簡單，僅僅有淬火和回火，所得到的強度和低溫韌性較低，后者的熱處理方式所得到的材料性能較佳，但是研究人員一直對該方面的研究較淺，淬火和回火溫度的改變對材料的性能影響不大，沒有達到最佳的性能。而且對于不同成分的9Ni鋼所選取的最佳熱處理工藝參數稍有差異。

發明內容

本發明的目的在于提供一種低溫9Ni鋼兩相區淬火的熱處理方法，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種低溫9Ni鋼兩相區淬火的熱處理方法，具體包括以下步驟：

S1、首先將9Ni鋼塊體加工成4塊70mm×80mm×14mm的鋼板；

S2、對鋼板進行熱處理：熱處理規程為：

S2.1、將四塊鋼板加熱到800℃保溫1h，水冷；

S2.2、分別將淬火后的試樣加熱到610℃-700℃保溫30min，水冷；

S2.3、將以上四個試樣加熱到570℃保溫1h回火，空冷。

S3、將試樣切成尺寸為14mm×14mm×3mm的金相試樣，然后用冷鑲嵌將金相試樣鑲成直徑為32mm的圓柱形塊體；

S4、將試樣進行表面處理；