热处理工艺对12Cr1MoVG厚壁无缝钢管表面硬度的影响
发布人：上海艾荔艾合金股份有限公司www.shailiai.cn
更新时间：2016-05-20
为了得到12Cr1MoVG厚壁钢管的理想表面硬度，通过分析12Cr1MoVG的连续冷却转变曲线（CCT曲线），在实验室进行热处理工艺研究，对不同工艺热处理后的钢管进行性能检测，以找出最佳热处理工艺。
12Cr1MoVG无缝钢管主要用于制造高压锅炉蒸汽管道，使用温度可达580℃，具有较高的耐高温持久强度。12Cr1MoVG钢管是在优质碳素结构钢中加入适量合金元素，提高其力学性能、强韧性和淬透性，通常以热处理（正火+回火或淬火+回火）状态交货。随着用户需求的不断提高，要求12Cr1MoVG钢管的表面硬度为145～190HB，而传统工艺生产的厚壁钢管不能满足这一要求（正火+回火工艺生产的钢管硬度为135～161HB，低于标准下限值；淬火+回火工艺生产的钢管硬度为175～200HB，超过标准上限值）。
为了得到12Cr1MoVG厚壁钢管的理想表面硬度，通过分析12Cr1MoVG的连续冷却转变曲线（CCT曲线），在实验室进行热处理工艺研究，对不同工艺热处理后的钢管进行性能检测，以找出最佳热处理工艺。
钢的硬度主要由其金相组织决定，回火索氏体S回硬度较高，铁素体F硬度较低。传统工艺热处理后的12Cr1MoVG厚壁无缝钢管的金相组织为S回+B回（回火贝氏体），在淬火过程中生成了大量M（马氏体体）组织，经过回火后M转变为S回；正火+回火后组织为F+P（铁素体+珠光体），F含量高达75%。由于淬火工艺冷却速率较快，F来不及析出就进入B转变区域，最终形成了M+B组织，产品硬度值偏高；而正火+回火工艺冷却速率较慢，F大量析出，产品硬度值偏低。
试样规格Φ219mm×45mm，其生产工艺：电炉冶炼→LF精炼→VD精炼→模铸→锻造→退火→管坯加热→穿孔→Assel轧管机轧制→定径→探伤。选取探伤合格的12Cr1MoVG钢管，在其中部截取长度为500mm的管段，在实验室热处理后制备满足相应标准的试样。
试验研究分两步进行：通过控制F析出温度的停留时间，改变F的析出量，研究水淬时间与冷却水循环方式对钢管性能的影响；找出性能匹配最佳时的水淬时间及水循环方式，进行最佳回火工艺制度研究。研究结果表明：
（1）通过控制淬火时间，减少F析出量，避免大量M组织析出，实现产品硬度的控制，确定出Φ219mm×45mm 12Cr1MoVG厚壁无缝钢管的最佳热处理工艺为：淬火970℃×60min、水淬20s，回火750℃×150min。采用该热处理工艺后的产品组织为F+B，F、B组织的含量比例分别为55%、45%。
（2）新热处理工艺实现了12Cr1MoVG厚壁无缝钢管硬度的有效控制，经批量生产验证，产品硬度值为161～182HB，表面硬度合格率达100%，且各项机械性能指标均满足标准要求。
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