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      一種ZG15Cr2Mo1材料室溫及高溫力學(xué)性能的控制方法與流程

      文檔序號(hào):11722800閱讀:3017來(lái)源:國(guó)知局
      一種ZG15Cr2Mo1材料室溫及高溫力學(xué)性能的控制方法與流程

      本發(fā)明涉及材料力學(xué)性能優(yōu)化控制工藝領(lǐng)域,具體涉及一種zg15cr2mo1材料室溫及高溫力學(xué)性能的控制方法。



      背景技術(shù):

      zg15cr2mo1鑄鋼材料主要化學(xué)成份要求c:0.15~0.20%、si:≤0.8%、mn≤0.90%、cu≤0.35%、cr:2.0~2.75、mo:0.90~1.20、v≤0.05%;室溫抗拉強(qiáng)度要求在585~760mpa范圍內(nèi),三組不同溫度不同應(yīng)力高溫持久時(shí)間要求120h以上,韌脆轉(zhuǎn)變溫度f(wàn)att50要求≤79℃。然而,在具體生產(chǎn)過(guò)程中,存在zg15cr2mo1鑄鋼材料易出現(xiàn)化學(xué)成分、熱處理工藝控制不穩(wěn)定,室溫及高溫力學(xué)性能波動(dòng),影響產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定控制的問(wèn)題,從而使zg15cr2mo1鑄鋼材料的生產(chǎn)質(zhì)量不穩(wěn)定,難以滿(mǎn)足生產(chǎn)使用要求。

      因此,基于上述,發(fā)明人通過(guò)對(duì)zg15cr2mo1材料物理性能、相變點(diǎn)、cct曲線(xiàn)進(jìn)行仔細(xì)深入的研究,通過(guò)制定不同熱處理工藝,檢測(cè)分析材料特性、優(yōu)化熱處理工藝、研究化學(xué)成份對(duì)性能的影響、優(yōu)化化學(xué)成份控制等方法,制定出一種滿(mǎn)足zg15cr2mo1材料室溫及高溫力學(xué)性能的熱處理工藝及化學(xué)成份控制方法,以滿(mǎn)足zg15cr2mo1材料力學(xué)性能穩(wěn)定控制的需要,從而解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足和缺陷。



      技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

      本發(fā)明的目的就在于:針對(duì)目前存在的上述問(wèn)題,本發(fā)明通過(guò)對(duì)zg15cr2mo1材料物理性能、相變點(diǎn)、cct曲線(xiàn)進(jìn)行仔細(xì)深入的研究,通過(guò)制定不同熱處理工藝,檢測(cè)分析材料特性、優(yōu)化熱處理工藝、研究化學(xué)成份對(duì)性能的影響、優(yōu)化化學(xué)成份控制等方法,制定出一種滿(mǎn)足zg15cr2mo1材料室溫及高溫力學(xué)性能的熱處理工藝及化學(xué)成份控制方法,以滿(mǎn)足zg15cr2mo1材料力學(xué)性能穩(wěn)定控制的需要,從而解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足和缺陷。

      為了實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種zg15cr2mo1材料室溫及高溫力學(xué)性能的控制方法,包括如下步驟:

      (1)取樣:澆鑄相同化學(xué)成份的同爐zg15cr2mo1材料,從同爐材料中切取若干尺寸相同的試樣塊,確?;瘜W(xué)成份一致;將試樣塊清洗干凈并氮?dú)獯蹈桑宰鱾溆茫?/p>

      (2)zg15cr2mo1材料正火工藝優(yōu)化:通過(guò)研究確認(rèn)zg15cr2mo1材料的ac1溫度為800℃,ac3溫度為900℃,選擇900~1000℃范圍內(nèi)的不同溫度,保溫8~12小時(shí),按照5℃/h~65℃/h的不同冷卻速度進(jìn)行正火熱處理,檢測(cè)抗拉強(qiáng)度及金相組織,得出抗拉強(qiáng)度在900~1100mpa且金相組織全部為貝氏體組織的最佳正火工藝為920-970℃的溫度范圍;

      (3)zg15cr2mo1材料回火工藝優(yōu)化:采用步驟(2)中的最佳正火工藝,設(shè)計(jì)不同的回火溫度,采用冷速為30~60℃/h回火工藝,對(duì)每一回火溫度的2~3個(gè)試塊檢測(cè)抗拉強(qiáng)度,得出在720~760℃溫度范圍內(nèi)回火材料的抗拉強(qiáng)度達(dá)630mpa,材料的抗拉強(qiáng)度結(jié)果較好且滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求;

      根據(jù)步驟(2)、(3)優(yōu)化得到zg15cr2mo1材料的熱處理工藝為:采用920~970℃、保溫8-12小時(shí)、以5~30℃/h的冷速進(jìn)行正火,采用720~760℃、保溫8-12小時(shí),以30~60℃/h的冷速進(jìn)行回火;

      (4)zg15cr2mo1材料化學(xué)成份優(yōu)化:設(shè)計(jì)不同化學(xué)成份的zg15cr2mo1材料,按照公ce(iiw)=c+mn/6+(cr+mo+v)/5+(ni+cu)

      /15(%)計(jì)算并求出相應(yīng)的碳當(dāng)量ce值,生產(chǎn)不同碳當(dāng)量ce值的zg15cr2mo1材料試塊,采用步驟(2)和步驟(3)優(yōu)化的正火及回火熱處理工藝,研究材料抗拉強(qiáng)度與碳當(dāng)量ce值的相關(guān)性,結(jié)果得出:隨碳當(dāng)量ce值提高,zg15cr2mo1材料的抗拉強(qiáng)度提高,當(dāng)抗拉強(qiáng)度達(dá)到630mpa以上時(shí),優(yōu)化得出的化學(xué)成份為:c:0.16~0.20%、si:0.3~0.7%、mn:0.7~0.9%、cu≤0.35%、cr:2.0~2.5%、mo:0.90~1.05、v≤0.05%,且控制碳當(dāng)量ce值需在0.92以上;

      (5)結(jié)果驗(yàn)證:通過(guò)驗(yàn)證抗拉強(qiáng)度達(dá)630mpa以上時(shí),材料高溫持久試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間、及韌脆轉(zhuǎn)變溫度能達(dá)到的結(jié)果:①利用檢測(cè)結(jié)果研究室溫抗拉強(qiáng)度同持久蠕變持續(xù)時(shí)間的相關(guān)性,得出室溫抗拉強(qiáng)度在630mpa以上時(shí),zg15cr2mo1材料高溫持久試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間達(dá)120h以上,滿(mǎn)足材料標(biāo)準(zhǔn)要求范圍;②研究不同抗拉強(qiáng)度同fatt50韌脆轉(zhuǎn)變溫度的相關(guān)性,得出室溫抗拉強(qiáng)度達(dá)630mpa時(shí),fatt50韌脆轉(zhuǎn)變溫度為40℃以下,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于材料要求的≤79℃,性能滿(mǎn)足材料使用要求;

      (6)成品生產(chǎn):以?xún)?yōu)化的正火工藝、回火工藝以及化學(xué)成份進(jìn)行產(chǎn)品質(zhì)量控制,制備質(zhì)量穩(wěn)定的zg15cr2mo1材料成品。

      優(yōu)選的,所述試樣塊的尺寸為:長(zhǎng)度300mm,寬度200mm,高度150mm,且試樣塊的數(shù)量為3~4塊。

      優(yōu)選的,所述步驟(3)中用于測(cè)試抗拉強(qiáng)度的試樣所使用的不同回火溫度分別為630℃、680℃、730℃、780℃。

      由于采用了上述技術(shù)方案,本發(fā)明的有益效果是:

      本發(fā)明制定出一種zg15cr2mo2材料室溫、高溫力學(xué)性能熱處理工藝及化學(xué)成份控制方法:

      (1)優(yōu)化確定了zg15cr2mo1材料熱處理工藝:采用920~970℃、保溫8~12小時(shí)、以5~30℃/h的冷速進(jìn)行正火;采用720~760℃、保溫8~12小時(shí),以30~60℃/h的冷速進(jìn)行回火,使材料的力學(xué)性能得到了有效工藝優(yōu)化和控制。

      (2)優(yōu)化確定了化學(xué)成份控制,c:0.16~0.20%、si:0.3~0.7%、mn:0.7~0.9%、cu≤0.35%、cr:2.0~2.5%、mo:0.90~1.05、v≤0.05%,碳當(dāng)量在0.92以上時(shí),采用以上較理想熱處理工藝,室溫抗拉強(qiáng)度達(dá)到630mpa以上,抗拉強(qiáng)度效果較好。

      (3)經(jīng)過(guò)驗(yàn)證,室溫抗拉強(qiáng)度可達(dá)630mpa,高溫三組不同溫度不同應(yīng)力持久強(qiáng)度持續(xù)時(shí)間達(dá)120h以上,fatt50為40℃以下,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于材料要求的≤79℃,滿(mǎn)足了材料的性能使用要求。

      (4)本發(fā)明有利于zg15cr2mo1材料的質(zhì)量穩(wěn)定控制,并在質(zhì)量出現(xiàn)波動(dòng)時(shí)及時(shí)查找原因并糾正,保證材料生產(chǎn)成品的力學(xué)性能達(dá)到使用要求。

      附圖說(shuō)明

      圖1為本發(fā)明的同爐試樣塊取樣圖;

      圖2為優(yōu)化zg15cr12mo1材料熱處理工藝及化學(xué)成份的流程圖;

      圖3為950℃正火室溫抗拉強(qiáng)度同回火溫度的相關(guān)性分析圖;

      圖4為950℃正火720~760℃左右回火室溫抗拉強(qiáng)度同碳當(dāng)量的相關(guān)性分析圖;

      圖5為持久蠕變持續(xù)時(shí)間同室溫抗拉強(qiáng)度的相關(guān)性分析圖;

      圖6為fatt50脆斷面積時(shí)溫度同室溫抗拉強(qiáng)度的相關(guān)性分析圖。

      具體實(shí)施方式

      為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚,下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖,對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例,而不是全部的實(shí)施例,基于本發(fā)明中的實(shí)施例,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例,都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

      實(shí)施例1,如圖1-6所示:

      本發(fā)明的目的就在于:針對(duì)目前存在的上述問(wèn)題,本發(fā)明通過(guò)對(duì)zg15cr2mo1材料物理性能、相變點(diǎn)、cct曲線(xiàn)進(jìn)行仔細(xì)深入的研究,通過(guò)制定不同熱處理工藝,檢測(cè)分析材料特性、優(yōu)化熱處理工藝、研究化學(xué)成份對(duì)性能的影響、優(yōu)化化學(xué)成份控制等方法,制定出一種滿(mǎn)足zg15cr2mo1材料室溫及高溫力學(xué)性能的熱處理工藝及化學(xué)成份控制方法,以滿(mǎn)足zg15cr2mo1材料力學(xué)性能穩(wěn)定控制的需要,從而解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足和缺陷。

      為了實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種zg15cr2mo1材料室溫及高溫力學(xué)性能的控制方法,包括如下步驟:

      (1)取樣:澆鑄相同化學(xué)成份的同爐zg15cr2mo1材料,從同爐材料中切取若干尺寸相同的試樣塊,確?;瘜W(xué)成份一致;將試樣塊清洗干凈并氮?dú)獯蹈?,以作備用?/p>

      (2)zg15cr2mo1材料正火工藝優(yōu)化:通過(guò)研究確認(rèn)zg15cr2mo1材料的ac1溫度為800℃,ac3溫度為900℃,選擇900~1000℃范圍內(nèi)的不同溫度,保溫8~12小時(shí),按照5℃/h~65℃/h的不同冷卻速度進(jìn)行正火熱處理,檢測(cè)抗拉強(qiáng)度及金相組織,得出抗拉強(qiáng)度在900~1100mpa且金相組織全部為貝氏體組織的最佳正火工藝為920-970℃的溫度范圍;

      (3)zg15cr2mo1材料回火工藝優(yōu)化:采用步驟(2)中的最佳正火工藝,設(shè)計(jì)不同的回火溫度,采用冷速為30~60℃/h回火工藝,對(duì)每一回火溫度的2~3個(gè)試塊檢測(cè)抗拉強(qiáng)度(如表1所示),得出在720~760℃溫度范圍內(nèi)回火材料的抗拉強(qiáng)度達(dá)630mpa,材料的抗拉強(qiáng)度結(jié)果較好且滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求;

      表1對(duì)每一溫度的2~3個(gè)試塊檢測(cè)抗拉強(qiáng)度結(jié)果

      根據(jù)步驟(2)、(3)優(yōu)化得到zg15cr2mo1材料的熱處理工藝為:采用920~970℃、保溫8-12小時(shí)、以5~30℃/h的冷速進(jìn)行正火,采用720~760℃、保溫8-12小時(shí),以30~60℃/h的冷速進(jìn)行回火;

      (4)zg15cr2mo1材料化學(xué)成份優(yōu)化:設(shè)計(jì)不同化學(xué)成份的zg15cr2mo1材料,按照公ce(iiw)=c+mn/6+(cr+mo+v)/5+(ni+cu)/15(%)計(jì)算并求出相應(yīng)的碳當(dāng)量ce值,生產(chǎn)不同碳當(dāng)量ce值的zg15cr2mo1材料試塊,采用步驟(2)和步驟(3)優(yōu)化的正火及回火熱處理工藝,研究材料抗拉強(qiáng)度與碳當(dāng)量ce值的相關(guān)性,結(jié)果得出:隨碳當(dāng)量ce值提高,zg15cr2mo1材料的抗拉強(qiáng)度提高,當(dāng)抗拉強(qiáng)度達(dá)到630mpa以上時(shí),優(yōu)化得出的化學(xué)成份為:c:0.16~0.20%、si:0.3~0.7%、mn:0.7~0.9%、cu≤0.35%、cr:2.0~2.5%、mo:0.90~1.05、v≤0.05%,且控制碳當(dāng)量ce值需在0.92以上;

      (5)結(jié)果驗(yàn)證:通過(guò)驗(yàn)證抗拉強(qiáng)度達(dá)630mpa以上時(shí),材料高溫持久試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間、及韌脆轉(zhuǎn)變溫度能達(dá)到的結(jié)果:①利用檢測(cè)結(jié)果研究室溫抗拉強(qiáng)度同持久蠕變持續(xù)時(shí)間的相關(guān)性,得出室溫抗拉強(qiáng)度在630mpa以上時(shí),zg15cr2mo1材料高溫持久試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間達(dá)120h以上,滿(mǎn)足材料標(biāo)準(zhǔn)要求范圍;②研究不同抗拉強(qiáng)度同fatt50韌脆轉(zhuǎn)變溫度的相關(guān)性,得出室溫抗拉強(qiáng)度達(dá)630mpa時(shí),fatt50韌脆轉(zhuǎn)變溫度為40℃以下,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于材料要求的≤79℃,性能滿(mǎn)足材料使用要求;

      (6)成品生產(chǎn):以?xún)?yōu)化的正火工藝、回火工藝以及化學(xué)成份進(jìn)行產(chǎn)品質(zhì)量控制,制備質(zhì)量穩(wěn)定的zg15cr2mo1材料成品。

      優(yōu)選的,所述試樣塊的尺寸為:長(zhǎng)度300mm,寬度200mm,高度150mm,且試樣塊的數(shù)量為3~4塊。

      優(yōu)選的,所述步驟(3)中用于測(cè)試抗拉強(qiáng)度的試樣所使用的不同回火溫度分別為630℃、680℃、730℃、780℃。

      以上所述,僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式,但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此,任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi),可輕易想到變化或替換,都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此,本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。

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