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退火一般是把35crmo厚壁合金管加熱到高于臨界溫度約20~30℃,保溫一定時間,隨后使其緩冷到室溫以獲得接近于平衡狀態組織的工藝。
其目的在于:使35crmo厚壁合金管的硬度降至接近最低值;消除35crmo厚壁合金管的內應力;使35crmo厚壁合金管的化學成分均勻以及細化35crmo厚壁合金管的晶粒、改善35crmo厚壁合金管的組織,為后續加工工序作準備。常把某些低于臨界溫度a1以下的熱處理也稱做退火,例如軟化退火和再結晶退火等等。
退火工藝應根據退火的目的來決定。退火成功與否,幾乎完全取決于奧氏體的形成和均勻化,以及隨后緩慢冷卻時奧氏體在適當過冷情況下的分解。
經過熱加工(鍛軋)緩慢冷卻下來的鋼,其金相組織為鐵素體和碳化物的混合組織,其碳化物含量多少及分布情況一般決定于35crmo厚壁合金管的化學成分、停鍛或停軋溫度以及冷卻速度等。如將具有此種組織的 35crmo厚壁合金管加熱到ac1,及ac3(或accm)之間,并保持足夠的時間,除形成奧氏體外,還將含有一部分鐵素體或碳化物。對于亞共析鋼而言,加熱到上述溫度范圍時,其中的碳化物將迅速地固溶于奧氏體中,并保留一部分鐵素體。
35crmo厚壁合金管除碳化物溶入奧氏體使達飽和狀態外,還將留存一部分碳化物,此種留存的碳化物在適當條件下將聚集球化。若加熱溫度高于ac3或accm,則將形成單相的奧氏體組織。但一些高碳高合金鋼,如高碳高鉻冷作模具鋼等,由于其中的特殊碳化物十分穩定,不易溶入奧氏體中,以致加熱溫度雖然高于accm并保持較長時間,也難獲得單一的奧氏體組織。奧氏體在高溫時的均勻程度、晶粒大小以及是否有碳化物顆粒存在,對35crmo厚壁合金管的退火組織有決定性的影響。單相均勻的奧氏體緩冷后,除在晶界上出現數量不同的先共析產物(鐵素體或碳化物)外,晶粒內部將為粗細不同的珠光體。如奧氏體中有呈彌散狀態分布的碳化物顆粒存在,緩冷時又在略低于下臨界點保溫較長時間,則將形成球化體。
35crmo厚壁管是在碳錳鋼的基礎上添加了0.45%~0.85%的鎳元素,從而改善鋼的低溫沖擊韌性,使鋼在-45~-70℃低溫范圍內仍保持較高的強度和低溫韌性。因此,在低溫承壓設備零件中得到了廣泛應用。
熱處理是鍛件生產過程中不可缺少的關鍵工序,合理正確的熱處理可以賦予鍛件優良的綜合力學性能,保證產品在服役條件下的安全可靠性。在35crmo厚壁管鍛件的生產過程中,部分產品的性能熱處理需要進行委外處理。回廠的鍛件在力學性能測試過程中,有時會出現低溫沖擊吸收功低于標準規定值,且其數值波動幅度很大,產品的低溫沖擊韌性不合格,影響了產品及時交貨。
鍛件的制造是一個復雜的系統工程,鍛件質量與鍛件用鋼的冶煉、坯料的加熱、鍛造成型、鍛后熱處理、粗加工、性能熱處理、理化檢測、精加工等環節都息息相關。因此,為生產出優質的35crmo厚壁管鍛件,應加強以下工序的質量控制:
(1)提高鍛件用35crmo厚壁管的純凈度,減少鋼中非金屬夾雜物,嚴格控制鋼中P、S、Sn、Sb、As等有害元素的含量。
(2)35crmo厚壁管鋼坯在鍛造時要有足夠的鍛造比,充分壓實壓透內部金屬,打碎鋼中的樹枝晶組織和非金屬夾雜物,并且改善其分布形態。增加鍛件內部金屬的致密度,減少鍛件的內部缺陷。
(3)35crmo厚壁管鍛件鍛后應在Ac1~Ac3溫度之間進行臨界間熱處理,改變鍛件用鋼的晶粒大小、組織形態、第二相大小及分布,提高鍛件經過調質處理后的塑韌性和冷脆抗力。
(4)厚壁管在調質淬火升溫加熱通過Ac1~Ac3溫度區間時,需按熱處理爐的最大功率快速加熱,增加鋼在相變時的過熱度,提高奧氏體的形核率,達到細化奧氏體晶粒的目的。
(5)淬火冷卻水槽要有足夠的容量,并且需要配備強烈攪拌和冷卻水的循環系統。當厚壁管淬火出爐后,把厚壁管迅速淬入水中進行充分冷卻,使鍛件的組織進行充分轉變,使淬火轉變產物更加細小均勻。
(6)厚壁管淬火后及時裝爐回火。35crmo厚壁管鍛件的回火溫度在670~690℃之間,回火保溫時間按(1.8~2.2)min/mm計算確定。回火保溫出爐后采取空冷。
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