熱處理工藝對SA387Gr11CL2鋼力學性能的影響

高作為

（哈爾濱汽輪機廠有限責任公司，哈爾濱 150046）

0 引言

SA387Gr1CL2鋼屬Cr-Mo低合金鋼，是世界各國普遍使用的1.25Cr-0.5Mo耐熱鋼，被廣泛用于制造石化容器等大型設備。近年來隨著石化行業的快速發展，石化設備設計參數提高，直徑壁厚增大，加上該鋼產品處于高溫運行，服役條件惡劣。因此要求該鋼具有優良的塑性及韌性，并具有穩定的力學組織性能。某公司制造氣化爐，錐體瓦片壁厚達到182mm,結合此制造難點，本文研究了不同熱處理工藝參數對SA387Gr11CL2鋼組織和力學性能的影響規律，得出了適合此鋼的熱處理工藝。

表1 試驗用1.25Cr-0.5Mo鋼化學成分質量分數%

1 板材的力學性能及試驗方法

取一塊產品鋼板的標準試板，其主要化學成分如表1所示。

依據以往同類產品制造的經驗，熱處理工藝選定如下：分別將試樣加熱至（950±15）℃，保溫 1.2min/mm,水中淬火冷卻 30min；然后分別進行（695±15）℃、（680±15）℃、（660±15）℃回火處理，保溫 4h。

圖1 1.25Cr-0.5Mo鋼板抗拉強度試驗曲線

對經過不同回火處理的試樣分別進行相關力學性能試驗，將所得數值與鋼板力學性能統計并作比較。

2 試驗結果與分析

由圖1可知，隨著回火溫度的升高，1.25Cr-0.5Mo鋼的抗拉強度間斷性減小，在（665±15）℃時綜合性能最佳，（680±15）℃時也符合需求，但當（695±15）℃時，抗拉強度性能很差。

3 熱處理工藝的確定

試樣分別進行熱處理后，按設計的取樣要求分別進行了力學性能試驗，試驗結果及分析總結得出結論如下。

3.1 拉伸及彎曲試驗結果

按設計要求，分別在鋼板的長度頭部或尾部處，鋼板1/2厚度處和離鋼板表面1.6mm處取樣進行拉力試驗，試驗結果如表2。

3.2 沖擊試驗結果

對所取母材試樣進行沖擊韌性試驗，試驗溫度為-5℃，試驗結果如圖2。

從以上分析可知，當進行（695±15）℃回火處理時，常溫抗拉強度符合標準要求，但高溫抗拉強度達不到要求；當進行（660±15）℃回火處理時，高溫抗拉強度得到極大改善，滿足標準要求，但同時常溫抗拉強度超出了標準上限；而對比3種回火溫度沖擊值可以看出，沖擊功都滿足要求，但其中（680±15）℃時的沖擊功更加穩定，且保持在高范圍之內，由此得出，（680±15）℃回火時，得到的金相組織為最佳，能夠滿足實際生產要求。因此，最佳的熱處理工藝為：（945±15）℃×1.2min/mm水冷淬火+（680±15）℃高溫回火。

表2 拉伸及彎曲試樣結果（t=455℃）

圖2 1.25Cr-0.5Mo鋼板沖擊試驗曲線

4 試驗驗證

將工藝試驗結果應用于產品生產制造，產品制造過程如圖3所示。

圖3 實際產品制造過程

取產品試板進行力學性能檢驗，結果見表1。由表1可知，產品按試驗參數進行熱處理后，力學性能完全符合各項技術指標要求，滿足產品實際生產要求。

表1 力學性能檢驗結果

5 結論

1）1.25Cr-0.5Mo鋼板在高溫回火后得到良好的金相組織-索氏體，高溫回火還可以消除淬火所產生的內應力，調整硬度，減少脆性，提高韌性，達到工藝所需要的綜合力學性能。

2）經大量試驗確定該鋼質的熱處理規范為（945±15）℃×1.2min/mm+水冷淬火+（680±15）℃高溫回火，試驗結果力學性能完全滿足技術標準要求。

［1］ 崔占全.金屬學與熱處理［M］.北京：北京大學出版社，2010.