大型筒体和封头的热处理

发布时间：2020-04-13 人气：

厚壁容器材料的各种性能主要靠钢中加入C和合金元素来保证，一旦成分确定之后,热处理则起决定性作用，特别是对厚截面制件的韧性而言,没有一个合理的热处理制度就难以达到要求的指标。实践说明,锻件的预备热处理和其后的性能热处理都是达到预期目标的必要手段。

一、预备热处理

预备热处理通常是在锻后热处理中完成。由于冶炼技术的进步，钢中氢含量和杂质元素已得到了有效控制，所以锻后热处理的主要目的是调整和细化晶粒，为性能热处理做组织准备以及接受粗加工后的超声波探伤。通过对A533B钢研究后指出，铁素体、贝氏体及马氏体型显微组织的微观解理断裂应力）两者主要由碳化物尺寸和分布来控制，特别是在组织中出现***粗的碳化物时，显得***有害于韧性。因此，预备热处理还有改善碳化物尺寸和分布的任务。
防止大型锻件中的晶粒粗大和不均匀，除了要在冶炼、铸锭和锻造中采取必要措施外，在热处理中应得到尽量的补偿。一般是采用多次正火的方法细化晶粒，***次的奥氏体化温度要高些,有利于合金元素的扩散，,消除微区偏析，并割断原始粗晶与再奥氏体化后晶粒之间的联系，但这时得到的晶粒要粗些。第二次奥氏体化时则选择晶粒不致发生显著长大的温度。
对25CrNi3MoVA钢大锻件研究后提出了细化高淬透性钢大锻件奥氏体晶粒的基本原则，首先要在两个临界温度区向内实现快速加热,其次是采用多次中间热处理，包括加热到Ac3+10℃，使阿尔法—7转变完全地进行和形成奥氏体合金化程度***低,以及从Ac3+10℃缓慢冷却，使过热组织于奥氏体在珠光体区内完全分解时(在冷却过程中可采用在珠光体区奥氏体稳定性***小的温度等温保持)被破坏掉。***后在压低温度下进行淬火,保证锻件完全淬透而得到贝氏体组织。
研究了用中间高温回火对不同形态贝氏体组织的26CrNi3MoVA钢类粗晶转子二次加热时晶粒细化的影响后指出，将预先650℃回火的粗晶粒钢以50℃/h的速度加热到860℃时，无论是由于加热到奥氏体化温度时的再结晶过程，还是由于随后等温转变和二次结晶时形成铁素体-渗碳体组织，都可以达到晶粒细化。在预先回火的钢中，当奥氏体扩散分解时，无论沿着原始晶粒的晶界，还是在晶粒内，都形成铁素体相，而未回火钢的分解只有沿着奥氏体晶界才形成铁素体相。试验结果表明，以50℃/h的速度加热，借助于中间高温回火或与等温扩散退火相结合的回火，可以使转子钢大锻件在热处理时晶粒明显地细化。

以上两种方法对打破晶粒遗传、细化晶粒的作用在容器锻件热处理中可以借鉴，特别是在需要重复地进行淬火之前，应当有选择地使用。

Cr2. 25Mo、A508-3等淬透性较高的容器钢大锻件，锻后通过一次正火很难得到均匀且细小的晶粒,因此不能期望在***终热处理后总有高的韧性匹配和低的脆性转变温度。筒体预备热处理常常采用两次正火来完成，钢筒节锻后热处理工艺。锻造后的毛坯是在空冷至300℃后入炉热处理，以便缩短高温下的停留时间，完成一次组织转变。它们再经过以后的调质处理，可得到7级以上的奥氏体晶粒，冲击韧性相当好，而仅采用940℃正火时，***多也只能达到6.5级晶粒。

封头板毛坯的锻后热处理不追求过细的奥氏体晶粒，而以不产生白点、裂纹和具备一定的超声波穿透能力为目的，因为在随后的950〜1000℃热碑形中晶粒还要长大。热成形后空冷并高温回火，但在调质前要增加一次或两次正火以细化晶粒。

二、性能热处理

厚壁容器锻件的调质一般是在粗加工之后进行。减小热处理时锻件的厚度有利于心部得到良好的组织和性能，同时,具有光洁的表面才能通过超声波探伤对锻件内部质量做出早期判断。但是经常生产容器的厂家已能有效地控制好内部质量,也可以直接进行毛坯调质，以便缩短生产周期。
三、热处理设备

为了使大型容器锻件能够均匀而有效地加热与冷却，锻件生产厂应具备有足够能力的大型热处理炉和淬火水槽。

淬火水的流动状态对工件表面的热交换起着重要作用，它比水槽的容积和循环水量的作用更为明显，所以水槽的内壁附近及中心处均设有对着工件喷射的水管，以加强筒形件内外壁的冷却。

(1)筒体淬火的一个重要特点是内壁同时冷却。筒体内外介质流动状态不同,使内壁传热低于外壁，加之筒体横截面的单元体积与热交换表面面积之比总是大于外壁，即使内外壁的传热系数接近，内壁的冷却也要慢于外壁。为了获得快而均匀的冷却，对内壁的冷却更应重视。

(2)在工件尺寸一定时，筒体淬火的冷却过程主要决定于水的温度和流动状态。水槽的容积和循环水量是决定淬火水温升的两个重要参数，当前筒体淬火时温升在10℃以内，说明所用水槽的容积和循环水量是足够的。而内外冷却的差别显然是水的流动状态不同所致，如能进一步调节循环系统，改善内侧水的流动状态,内壁的冷却强度即可增大。

(3)水的流动状态包含流速及流向两个内容。筒体淬火时的冷却强度是筒体表面与水的热传导和对流传热的反映。水从筒体表面流过，形成紊流边界层，边界层的底层以导热传递热量，传热很弱；底层以外则靠对流传热，传热强烈。所以，底层厚度是决定淬火冷却强度的关键，而流速和流向又直接影响边界层底层厚度，就成为决定冷却强度的重要参数。当然，这是指流过壁面的水流的流速和流向.。因此，循环系统的设计应将水导向要冷却的表面，喷口大小、数量、分布、压力、与冷却面距离和角度都是要具体研究确定的参数。

(4)筒体淬火冷却是表面传热和内部热传导两个过程综合作用的结果，提高表面的冷却强度，可以加快表层的冷速。不过，这种作用随壁厚增大和深入内部，受传导的限制而减小，内部冷速的提高是有限度的。

(5)壁厚对冷却的影响很大，壁厚越薄，影响越大，壁厚增大10%，壁厚400mm的T/4 处冷速由12.5降至10.5℃/min,而壁厚200mm冷速则由44.7降至37.6℃/min。所以淬火时应取***小壁厚，尤其是壁厚较薄的筒体,采用加大淬火壁厚的措施时要充分考虑到对冷速的影响。

上一篇：大锻件生产的特点

下一篇：锻造过程中金属塑性加工的主要途径有哪些?