ZG25Cr2Mo1V高強度離心鑄造鋼卷筒熱處理工藝研究

張大明　劉煥龍　張偉　李艷雷　孫玉強

(1.新興鑄管股份有限公司；　2.安陽鋼鐵集團有限責任公司)

ZG25Cr2Mo1V高強度離心鑄造鋼卷筒熱處理工藝研究

張大明1劉煥龍1張偉1李艷雷1孫玉強2

(1.新興鑄管股份有限公司；2.安陽鋼鐵集團有限責任公司)

摘要通過對熱處理工藝的摸索，改進熱處理工藝的方法和工藝參數，研究了熱處理工藝方法和熱處理工藝參數對ZG25Cr2Mo1V高強度離心鑄造鋼卷筒性能的影響。對熱處理后的樣塊取樣檢測其機械性能和微觀組織，并進行了工業性的驗證試驗，結果表明，ZG25Cr2Mo1V離心鑄造鋼卷筒通過調整熱處理工藝方法和參數，其性能可以得到有效提高，完全能夠滿足用戶在常溫和高溫環境下的使用要求。

關鍵詞ZG25Cr2Mo1V離心鑄造熱處理高溫性能

RESEARCH ON HEAT TREATMENT PROCESS OF ZG25Cr2Mo1V HIGH STRENGTH

CENTRIFUGAL CAST STEEL DRUM

Zhang Daming1Liu Huanlong1Zhang Wei1Li Yanlei1Sun Yuqiang2

(1.Xinxing-Pipes Limited by Share Ltd; 2.Anyang Iron and Steel Group Co. ，Ltd)

ABSTRACTIn this paper, the influence of heat treatment process and heat treatment on the properties of ZG25Cr2Mo1V high strength centrifugal cast steel was studied by means of heat treatment and heat treatment. The mechanical properties and microstructure of the samples were tested by thermal treatment. The results showed that the performance of ZG25Cr2Mo1V centrifugal cast steel drum can be effectively improved by adjusting heat treatment process and parameters.

KEY WORDSZG25Cr2Mo1Vcentrifugal castingheat treatmenthigh temperatureperformance

0前言

目前，鋁箔行業生產各種型號的鋁板需要使用大量鋼制卷筒，卷筒在使用過程中起到鋁板卷制作用，并在后期熱處理、運輸、存放、使用過程中起到支撐和保護作用。尤其是承重較重且熱處理溫度較高條件下使用時對卷筒的性能要求更加苛刻，如需固溶熱處理的板材，熱處理時溫度高達540 ℃[1]，卷筒承重可達到10 t。這就需要卷筒不僅在常溫下具有很高的強度，同時還要滿足在高溫時具有高強度。目前國內標準中高強度高溫條件下使用的卷筒性能指標還遠未達到國外行業的要求，本熱處理工藝研究目的在于找出合適的熱處理方法和工藝參數，使同材質ZG25Cr2Mo1V鋼卷筒的性能指標得到改善，滿足用戶要求。

1試驗材料與方法

1.1試驗材料

本次熱處理工藝研究選用的材質為ZG25Cr2Mo1V，制造方法為采用離心鑄造技術生產的鋼卷筒，進行熱處理工藝研究。從卷筒上切取試驗用樣塊，其尺寸規格為：230 mm×330 mm×53 mm。

ZG25Cr2Mo1V成分見表1。

表1　ZG25Cr2Mo1V成分

1.2熱處理工藝

用快速升溫馬弗爐對試驗用ZG25Cr2Mo1V樣塊加熱到930 ℃～950 ℃，保溫3 h，隨后空冷；用快速升溫馬弗爐對正火后的樣塊進行回火處理，回火溫度690 ℃～710 ℃，保溫6 h隨后空冷。用快速升溫馬弗爐對試驗用ZG25Cr2Mo1V用樣塊加熱到930 ℃～950 ℃，保溫3 h，隨后淬油；用快速升溫馬弗爐對淬火后的樣塊進行回火處理，回火溫度590 ℃～610 ℃，保溫6 h隨后空冷。

1.3組織、性能測試

熱處理后，沿樣塊厚度方向制取金相和硬度試樣，用于顯微組織觀察和硬度檢驗。采用大型金相顯微鏡觀察顯微組織，用HB-3000B-1型布氏硬度計測定上述試樣的硬度。在樣塊的外壁加工(按卷筒的縱向)縱向標準拉伸試樣(室溫和高溫拉伸試樣)，參照GB/T 228.1-2010《金屬材料 拉伸試驗 第1部分 室溫試驗方法》和GB/T 4338-2006《金屬材料 高溫拉伸試驗方法》，在微機控制電子萬能材料試驗機上進行拉伸試驗。

2試驗結果與分析

2.1ZG25Cr2Mo1V性能要求

國家標準對ZG25Cr2Mo1V性能要求見表2。

表2　國家標準ZG25Cr2Mo1V性能

某國外采購卷筒對ZG25Cr2Mo1V性能要求見表3。

表3　某國外采購卷筒ZG25Cr2Mo1V性能

由表3可知，按照國家標準難以達到要求國外客戶要求，因此需要進一步的優化熱處理工藝，以提高其高溫性能。

2.2熱處理工藝與性能

由于ZG25Cr2Mo1V鋼卷筒為離心澆注成型的坯料，且壁厚較厚(50 mm以上)，坯料為鑄態組織，細小的等軸晶主要集中在鋼卷筒的外表面，約1 mm～2 mm左右，鑄態組織主要由粗大的柱狀晶構成，枝晶間缺陷較多，凝固過程中存在較大的應力，直接淬油會造成開裂，因此，在淬油前需要正火和高溫回火處理，主要是為了細化晶粒、均勻組織、去除鑄造應力。其工藝力學性能結果如表4。

表4　ZG25Cr2Mo1V鋼的力學性能

由表4可知，經過熱處理后的ZG25Cr2Mo1V力學性能完全可以滿足國外客戶的要求。

2.3熱處理后的顯微組織

經過熱處理后的ZG25Cr2Mo1V顯微組織如圖1所示。

(a) 靠近外壁 100× (b) 靠近外壁 400×

(c) 靠近中部 100× (d) 靠近中部 400×

(e) 靠近內壁 100× (f) 靠近內壁 400×

圖1ZG25Cr2Mo1V顯微組織

從圖1可以看出，ZG25Cr2Mo1V經過熱處理后得到了均勻細小的晶粒組織，說明采用該熱處理工藝可以明顯優化材質的微觀組織，改善材質的工藝力學性能。

2.4工業試驗

經過試驗室熱處理試驗，離心鑄造ZG25Cr2Mo1V鋼卷筒的力學性能可以滿足國外用戶的要求，為增加工業化生產的可操作性，在新興鑄管股份有限公司鋼管車間進行了驗證性工業試驗。澆注規格為外徑680 mm、厚度60 mm、材質為ZG25Cr2Mo1V的鋼套筒1支，按照上述試驗所得的熱處理工藝進行熱處理，并按照相關標準取樣檢驗。驗證性工業試驗結果分別見表5、表6。

表5　工業試驗成分分析

表6　工業試驗力學性能分析

由表6可知，經過驗證性工業試驗，ZG25Cr2Mo1V鋼的力學性能可以滿足國外用戶的要求，即經過試驗室和工業化驗證，經過該熱處理工藝的ZG25Cr2Mo1V鋼的力學性能完全可以滿足用戶使用要求。

3結論

(1)通過調整熱處理工藝和參數可以使ZG25Cr2Mo1V的常溫、400 ℃和600 ℃下的機械性能能夠滿足國外客戶要求。

(2)通過調整熱處理工藝和參數可以有效細化ZG25Cr2Mo1V的微觀組織，得到均勻細小的晶粒組織，明顯改善工藝力學性能。

(3)通過調整熱處理工藝和參數可以使ZG25Cr2Mo1V的常溫布什硬度值可達到320 HB以上。

4參考文獻

[1]安繼儒，劉耀恒.熱處理工藝規范數據手冊[M].北京：化學工業出版社，2008：58，209.

[2]曾正明.實用鋼鐵材料手冊[M].北京：機械工業出版社，2007:377.

收稿日期：聯系人:張大明,工程師,河北.邯鄲(056300)，新興鑄管股份有限公司采購部；2015—8—16