2.25Cr-1Mo加氫反應器過渡段調質工藝的優化

張 明 鄧 軍 常 紅 史翔煒 潘曉東

(南京博大重型鍛造有限公司，江蘇210048)

我公司生產的2.25Cr-1Mo加氫反應器大型過渡段鍛件，在常規調質處理中，無法有效改善鍛件內部組織，反映為力學性能不穩定或不達標，晶粒度及顯微組織不理想。為此，我們對調質熱處理過程及參數進行了優化，以改善鍛件的組織及性能。

1 2.25Cr-1Mo過渡段鍛件的技術要求

過渡段尺寸規格為：?2 280 mm/?1 735 mm×545 mm，毛坯重量11 055 kg。

力學性能指標為：Rm≥(520～690)MPa；Rp0.2≥314 MPa；A5≥19%；Z≥40%；Rp0.2(450℃)≥236 MPa；AKV(-30℃)≥54 J，允許單個AKV(-30℃)≥47 J；鍛件應具有5級以上的實際晶粒度。

力學性能試樣需經最大和最小模擬焊后熱處理。

MaxPWHT(最大模擬焊后熱處理)工藝參數為：升溫：300℃以上，速度為50/h；保溫：690±14℃，保溫32 h；冷卻：速度為60 ℃/h至300℃以下空冷。

MinPWHT(最小模擬焊后熱處理)工藝參數為：升溫300℃以上，速度為50℃/h；保溫：690±14℃，保溫8h； 冷卻：速度為60 ℃/h至300℃以下空冷。

化學成分符合客戶提出的要求，見表1。

2 2.25Cr-1Mo過渡段鍛件常規熱處理工藝及檢測結果

2.25Cr-1Mo過渡段鍛件常規熱處理工藝見圖1。我們取多組試樣中的一組(爐號為J1101150-1)進行分析，其化學成分見表2。力學性能檢驗結果見表3。經PWHT后晶粒度為7～8級，組織為回火索氏體，組織不均勻。

表1 過渡段化學成分要求Table 1 The transition section chemical composition (mass fraction, %)

注：回火脆化敏感系數J≤140，X≤15×10-6。其中：J=(Si+Mn)(P+Sn)×104，X=(10P+5Sb+4Sn+As)×10-2。

[H]=2×10-6。

表2 實際化學成分(質量分數，%)Table 2 The actual chemical composition (mass fraction, %)

注：回火脆化敏感系數J≤62.4，X≤11.5×10-6。

[H]=1.8×10-6。

表3 常規調質后的力學性能Table 3 The mechanics performances after conventional quenching and tempering treatment

圖1 常規熱處理工藝Figure 1 The conventional heating process

3 優化后的調質工藝及檢測結果

常規調質處理無法有效改善2.25Cr-1Mo過渡段鍛件的內部組織，力學性能不穩定或不達標，晶粒度及顯微組織不理想。在對過程參數和顯微組織進行多次研究分析后，最終確定了一套優化的調質熱處理工藝，即在常規調質中加入亞溫淬火，見圖2。采用優化工藝處理后的力學性能檢驗結果見表4。經PWHT后晶粒度為9級，組織為回火索氏體，組織均勻。

4 分析

增加亞溫淬火后取得了較好效果的主要原因是：

圖2 優化的調質熱處理工藝Figure 2 The optimal quenching and tempering treatment heating process

表4 優化調質工藝后的力學性能Table 4 The mechanics performances after optimal quenching and tempering treatment heating process

(1)亞溫淬火采用了不完全奧氏體化，目的是減少碳原子的晶界偏聚和細化晶粒。從實際效果來講，細化晶粒的作用非常明顯。其中一個細節必須要注意，要根據實際的化學成分計算出Ac3，根據實際的Ac3來確定亞溫淬火的溫度。

(2)減少碳原子的晶界偏聚，可以提高材料的綜合性能。另外，適當的碳含量和降低淬火的水溫及攪拌速度都對提高材料的綜合性能有好處。

5 結論

2.25Cr-1Mo鋼通過正常淬火加亞溫淬火的調質工藝，可以有效提高材料的力學性能，提高鍛件的抗回火能力，并能改善鍛件內部組織和晶粒度。