热处理工艺对3．5Ni钢组织和性能的影响.pdf

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1、第42卷第2期现代冶金Vo1．42No．22014年4月ModernMetallurgyApr．2014热处理工艺对3．5Ni钢组织和性能的影响翟建勇，谢章龙2(1．中国海洋石油总公司，北京100010；2．南京钢铁股份有限公司，江苏南京210035)摘要：通过拉伸和冲击试验以及OM和SEM的组织观察，研究了不同热处理工艺对3．5Ni低温钢显微组织和力学性能的影响：结果表明：3．5Ni钢正火(Normalizing)态及正火+回火(Normalizing+tempering)态的组织均为铁素体基体加珠光体冲击韧性随正火温度的升高先增加后降低，正火温度为860。C时，低温韧性最佳；回火

2、后3．5Ni钢塑性和低温韧性明显提高随着回火温度的升高，带状组织减弱，冲击功增加，当回火温度达到两相区的650℃时，冲击功降低，最佳的回火温度为590℃～630℃。关键词：3．5Ni钢，热处理，显微组织，低温韧性，渗碳体中图分类号：TGl56引言l实验材料与方法为了应对世界范围的能源危机，中国正在紧锣实验所用3．5Ni钢化学成分如表1所示。密鼓建立石油战略储备体系，以应对油料供应中断、规避价格风险，也是国家能源安全战略的重要表1实验钢化学成分／％举措[Ho根据中国“十二五”规划，未来五年将优化石化能源的发展，加快油气资源的开发。这将给低温服役条件下能源生产及存储设备制造行业提供炼钢及

3、轧制_T艺路线为：铁水预处理一l5Ot顶广阔的市场及发展机遇，也会促进耐低温材料的发底复吹转炉一LF炉精炼一RH真空脱气处理一板坯展。3．5Ni钢又称3．5％Ni钢，是一种含Ni量为连铸一步进梁式加热炉加热一高压水除鳞3．25—3．75％的超低温条件下服役的铁索体型钢，具--~3500mm炉卷轧机轧制一矫直一精整。终轧厚度为有良好的低温韧性和较高的强度，被广泛应用于石20mm，在热轧板上取样进行热处理实验。油和空分制氧设备以及合成氨设备等I2】，随着中国利用Gleeble3800热模拟实验机根据标准YB／T石油化工等能源行业的发展，3．5Ni低温钢的需求将5127．1993采用膨胀法

4、测定了临界转变温度A。1和与E1俱增。A。3。以200℃／h的升温速率，将试样加热到900℃，由于3．5Ni钢要求在．101℃的低温下仍具有良得到温度．膨胀量曲线如图1所示，采用切线法得到好的韧性，因此需要热轧后进行离线热处理，目前Gc一丫相变的开始点A。l和结束点A3分别为643℃和常用热处理工艺有正火(N)、正火+回火(N+T)801℃。和淬火+回火(O+T)，其中采用QT热处理的3．5Ni正火温度设定为800、830、860和890℃，为充钢具有更高的强度和更好的韧性，可替代NT热处理分均匀化原奥氏体品粒，保温时间设定为60min，的5Ni钢，用于LEG储罐项目。采用OM和SE

5、M观察不同正火温度条件下的组织并本文研究了N和N+TT艺以及工艺参数对3．5Ni检测力学性能。将正火后的试样经600℃回火60min钢组织和力学性能的影响规律，探索最佳的热处理空冷后，观察其组织并检测学性能。工艺参数及其韧化机制。在860℃对3．5Ni钢进行正火，正火后选择不收稿日期：2013．10．26作者简介：翟建勇(1961一)，男．高级经济师。E—mail：zhaijy@CnOOC．comell第2期翟建勇，等：热处理工艺对3．5Ni钢组织和性能的影响l9温度回火。观察回火温度对组织性能的影响。回火温度分别为560、590、6l0、630~tl650℃，回火时嚣．_l《间为6

6、0min，回火后空冷，观察组织并检测∽力学性㈨恤能。采用1NSTRON5982电子拉力试验机进行力学性能测试，拉伸试样为按照GB／T16865．97~I1工成的标准8mm试样。冲击试样为1Omm×10mmx55mm的横向标准v型缺口试样，冲击试验温度为一11O℃，冷却介质为异戊烷+液氮，在INSTRONDynatup}蕴辩lIl。9250落锤冲击试验机上进行冲击试验。(a)强度随温度的变化蜒褰一一_l0知l糟^转§蚺袖黼袖I惫§袖0蛹{靴眦l“．℃(b)延伸率随温度的变化图I温度一嘭胀量}Il线罔3正火温度对实验钢强度和延仲率的影响2结果与讨论变化曲线，可以看出，N~[INT-T艺的

7、屈服强度和抗2．1正火温度对3．5Ni钢组织性能的影响拉强度均随正火温度变化不大，延伸率均在860℃图2所示为3．5Ni钢不同正火温度和正火后达到最大值；相对于N工艺的延伸率，NT工艺的延600℃回火的低温冲击功，从图2co可以观察到，随伸率明显提高。从综合力学性能来看，830—890℃着正火温度的升高，N和NTI艺的低温韧性都是先是较理想的正火温度范围。升高，在860℃达到峰值高后降低；相对于N工艺的正火可以细化晶粒、消除内应力、消除魏氏体低温韧性，NT