Q345B钢环形锻件的力学性能

2021-04-09 admin
       Q345B钢为低合金高强度结构钢,此钢含碳量低,锰为主要强化元素,并加入少量的细化晶粒元素,焊接碳当量(CEV)≤0.47。因为此钢价格低廉,焊接工艺性能良好,通过适当热处理后,钢的强韧性匹配优良,所以,在工程结构零件上(例如连接法兰)广泛采用此类钢种。
       Q345B钢环形锻件用钢的化学成分应符合GB/T1591—— 2008 《低合金高强度结构钢》技术标准的规定。锻件力学性能不能低于规定值的70%。
       锻件超声波检测检查锻件加工后应进行超声波检测检查,检查结果应符合JB/T4730.3——2005标准,单个缺陷等级Ⅱ级合格,密集缺陷等级1级合格。
       Q345B钢环形锻件,是采用直径390mm连铸圆坯,按工艺要求锯切下料后,在1200℃温度下加热,于锻造液压机上开坯,再回炉加热,于辗环机上辗扩成形。锻件热处理后,进行力学性能试验。力学性能检测合格后的工件,再进行最终机加工,并进行超声波检测、形状尺寸,表面质量、产品标识的最终检查。质量合格的产品,出具质量证明书,与产品实物同时发给客户。


 
       热处理装夹环形锻件的热处理,是在井式热处理炉或台车式热处理炉中进行加热,工件之间要用垫铁支垫,垫铁之间间距不能太大,每层垫铁都应放置在同一直线上。垫铁面积需要大一些,放置底层垫铁面积太小,在工件的加热状态下,承受上层过重的工件重量,因为垫铁单位面积的压强过大,而被压入底层工件的金属中,形成大的凹痕,使工件没有加工余量而报废。环形锻件热处理装夹的原则是:保证工件加热或冷却均匀,防止工件变形,装卸方便。
       性能热处理Q345B钢环形锻件采用正火处理,正火温度为(910±10)°C,正火保温时间是根据工件有效厚度大小确定,保温时间系数选用1.0——1.2min/mm,保温时间系数×工件有效厚度=正火保温时间。
       工件正火保温后,迅速把工件吊入专用冷却风场,进行吹风喷雾冷却。为使工件冷却均匀,工件在冷却台上需要不停旋转,一直到冷却结束。这种冷却方式,对厚度>100mm Q345B钢环形锻件是非常重要的,否则,锻件的屈服强度与冲击韧度就很难达到技术标准要求指标。
       锻件力学性能 热处理后按规定截取理化试料,按GB/T228. GB/T229标准规定进行拉伸与冲击试验。
       对Q345B钢环形锻件(910±10)°C(正火强化冷却后,又进行补充回火试验,回火温度采用(600±10)℃,回火出炉后工件在空气中冷却,力学性能试验结果在强度数值大致相同的条件下,经过(600±10) ℃补充同火后,锻件零度冲击吸收能量有很大的提高。
       锻后余热控冷正火工艺试验Q345B钢环形锻件,在辗环机上辗扩成形后,锻件表面温度大于950℃,此时钢仍处于单相奥氏体状态,我们利用锻件锻后余热控冷正火,来替代锻件重新加热的正火处理,这样可以节约正火加热时能源消耗,缩短环形锻件产品生产周期。我们进行了Q345B钢环形锻件锻后余热控冷正火的工艺性试验,由试验数值可知,经过锻后余热控冷正火后,工件的硬度和强度很高,而塑性、韧性很差,不能满足环形锻件技术标准规定的指标。
       锻后余热控冷正火+高温回火工艺试验我们利用Q345B钢环形锻件锻后余热,又进行了控冷正火+高温回火的工艺试验,利用锻后余热控冷正火+高温回火工艺,锻件力学性能是能够满足技术条件要求的。这与环形锻件锻后重新加热正火工艺相比较,可以节约正火时高温加热的能源消耗,因为高温回火比正火的温度低,所消耗的能源较少。
       拉伸试样断口上白斑缺陷在Q345B钢环形最件试制过程中,由于原材料不良,在进行拉伸试验时,在拉伸试样断口上发现2个银亮色的白斑缺陷,直径约2mm,使断面收缩率下降至约为正常值的二分之一 。拉伸试样断口上白斑缺陷的产生,是由于试样材料中固溶氢的含量较高, 在试样拉伸过程中,在拉应力的作用下,促使固溶氢析出聚集,产生氢脆断裂所致,氢脆断口在试样灰色的断面上,呈银亮色圆形斑点,属于脆性无塑性变形的脆性断裂,在冲试样断口上没有发现这种白斑缺陷,因为在冲击载荷作用下,试样中固溶氢来不及聚集便冲断。白斑缺陷产生的条件是:试样中固溶氢含量比较高,试样必须在缓慢的加荷速度下断裂。

       发现拉伸试样断口上出现白斑缺陷的锻件,可以采用回火扩氢处理的方式,消除或减轻锻件中的氢含量,再重新做力学性能试验时,拉伸试样的断口上不再产生白斑缺陷,锻件的力学性能也恢复到正常值。
       锻件的缺口冲击吸收能量低, 在Q345B钢环形锻件力学性能检测时,个别冲击试样零度缺口冲击吸收能量极低, 锻件材料中非金属夹杂物含量也不高,经过金相观察发现,在冲击试样显微组织中,呈现晶粒不均多种组织形态并存的现象,这是由于锻件用钢中的成分偏析,在连续冷却过程中形成的,经过高温回火后可以改善,使低温冲击韧度得到提高。
       利用锻后余热控冷正火 关键核心技术是锻件锻后终冷温度的控制,锻件温度应在920~980℃之间,温度如果过高,锻件晶粒容易粗化,温度过低,容易产生过共析铁素体析出。锻后应迅速进行控速冷却在冷却介质中的冷却时间需要严格控制,冷却参数需要通过试验来确定,否则,锻件的力学性能会出现较大的波动,特别是低温冲击韧度波动性更大。
       Q345B钢环形锻件,经910℃正火加热保温后,再装入专设的冷却装置上进行喷雾控制冷却,锻件在这种状态下,轴向和径向的力学性能能够满足技术条件的要求。
       Q345B钢环形锻件,经过910℃控冷正火+600℃高温回火后,锻件的轴向和径向力学性能不但能满足技术条件要求,而且强韧性匹配非常优良,锻件质量稳定。
       Q345B钢锻件利用锻后余热进行性能热处理,是我们需要研究应用的实用工艺技术它可以节能降耗,缩短工艺周期,降低产品成本。此项技术存在的主要问题是锻后余热及控冷技术的应用和掌握,如何使锻件的力学性能稳定在一定的水平上。通过我公司工艺试验结果来看,锻后余热控冷正火+高温回火工艺比较容易掌握和实施。

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