高壓閥體材料及熱處理方法

2023-05-29 04:29:51 6

專利名稱：高壓閥體材料及熱處理方法
技術領域：
本發明屬於工程材料技術領域，特別是材料的熱熱處理方法，具體說是高壓閥體材料及熱處理方法。
背景技術：
石油化工、天然氣、動力機械、汽輪機、鍋爐、和航空等工業中常用Cr-Mo合金鋼製造零部件。這些部件除要求良好的加工性能和抗高溫氧化腐蝕外，根據用途不同還有一些要求有足夠的強度和韌性。一般的材料，耐腐蝕好的，強度不高；強度高的，加工性能和耐腐蝕卻又較差。現代的石油化工和天然氣工業中，為適應特殊工作環境和高壓輸送的要求，對材料的耐腐蝕性能和強度提出來更高的要求。

發明內容
本發明的目的在於:提供一種高壓閥體材料及熱處理方法，由該高壓閥體材料經鑄造得閥體毛坯，閥體毛坯經熱處理後得耐腐蝕性能好並強度大的閥體。本發明的技術解決方案是該高壓閥體材料由以下組分質量百分比組成:C0.12-0.15%, Si 0.30-0.50%,
Mn 0.50-0.60%, P 彡 0.025%, S 彡 0.025%, Cr 2.00-2.50%, Mo 0.90-1.00%, Fe95.2-96.18%。其中，閥體的熱處理方法包括以下步驟:
(1)鑄造閥體毛坯:取高壓閥體材料按工藝要求鑄造得閥體毛坯；
(2)閥體毛坯正火處理:閥體毛坯先預熱至650±10°C並保溫一段時間，再加熱至950±10°C並保溫一段時間後出爐風冷；
(3)調質處理:對正火處理後閥體毛坯進行調質處理，調質處理包括淬火和回火，正火處理後閥體毛坯先預熱至650±10°C並保溫一段時間，繼續加熱至950±10°C淬火併保溫一段時間後出爐水冷，再進爐加熱至580±10°C回火併保溫一段時間後出爐空冷。其中，正火保溫時間和淬火保溫時間按不少於1.5分鐘/mm計算，但最多不超過12小時；回火保溫時間按按不少於2分鐘/_計算；正火預熱保溫時間和淬火預熱保溫時間按不少於0.5分鐘/mm計算。其中，淬火前水溫彡38°C，淬火後水溫彡50°C，淬火後的工件出水溫度彡250°C。本發明具有以下優點:
1、本發明的熱處理工藝簡單，熱處理後的閥體機械性能達到了105K，並且熱處理的質量穩定，提高了產品的安全性，降低了產品的生產成本；
2、正火處理可以細化晶粒、改善組織、降低硬度、便於切削加工，並為調質處理做準備。

3、本發明的閥體材料的化學成分的範圍適當，可降低後續熱處理的難度，提高熱處理的穩定性，保證熱處理質量。


圖1為正火熱處理曲線。圖2為調質熱處理曲線。
具體實施例方式下面結合附圖及具體實施例對本發明的技術方案作進一步說明，實施例不能理解為是對技術方案的限制。在這裡閥體的規格以調質時最大的有效尺寸計算，如調質時最大有效尺寸為125mm，毛坯最大有效尺寸為400mm的閥體則稱之為F125閥體。實施例1:按以下步驟生產F125閥體:
(1)鑄造閥體毛坯:依以下組分取閥體材料:C0.12%, Si 0.30%, Mn 0.50%, Cr 2.00%,Mo 0.90%, Fe 96.18% ;按工藝要求鑄造得閥體毛坯；
(2)閥體毛坯正火處理:閥體毛坯先預熱至650±10°C並保溫65分鐘，再加熱至950±10°C並保溫600分鐘後出爐風冷至室溫；
(3)調質處理:對正火處理後閥體毛坯進行調質處理，調質處理包括淬火和回火，正火處理後閥體毛坯先預熱至650± 10°C並保溫65分鐘，繼續加熱至950± 10°C淬火併保溫200分鐘後出爐水冷，F125閥體在水中保持15分鐘，淬火前水溫應< 38°C，淬火後水溫< 50°C，使得F125閥體出水後溫度在250°C以下，再進爐加熱至580±10°C回火併保溫250分鐘後出爐空冷至室溫。實施例2:按以下步驟生產F125閥體:
(1)鑄造閥體毛坯:依以下組分取閥體材料:C0.135%，Si 0.40%, Mn 0.55%，P ≤ 0.0125%, S ≤ 0.0125%, Cr 2.25%, Mo 0.95%, Fe 95.69% ;按工藝要求鑄造得閥體毛坯；
(2)閥體毛坯正火處理:閥體毛坯先預熱至650±10°C並保溫65分鐘，再加熱至950±10°C並保溫600分鐘後出爐風冷至室溫；
(3)調質處理:對正火處理後閥體毛坯進行調質處理，調質處理包括淬火和回火，正火處理後閥體毛坯先預熱至650 ± 10°C並保溫65分鐘，繼續加熱至950 ± 10°C淬火併保溫200分鐘後出爐水冷，F125閥體在水中保持18分鐘，淬火前水溫應< 38°C，淬火後水溫< 50°C，使得F125閥體出水後溫度在250°C以下，再進爐加熱至580±10°C回火併保溫250分鐘後出爐空冷至室溫。實施例3:按以下步驟生產F125閥體:
(1)鑄造閥體毛坯:依以下組分取閥體材料:c0.15%, Si 0.50%, Mn 0.60%, P0.025%,S0.025%, Cr 2.50%, Mo 1.00%, Fe 95.2% ;按工藝要求鑄造得閥體毛坯；
(2)閥體毛坯正火處理:閥體毛坯先預熱至650±10°C並保溫65分鐘，再加熱至950±10°C並保溫600分鐘後出爐風冷至室溫；
(3)調質處理:對正火處理後閥體毛坯進行調質處理，調質處理包括淬火和回火，正火處理後閥體毛坯先預熱至650± 10°C並保溫65分鐘，繼續加熱至950± 10°C淬火併保溫200分鐘後出爐水冷，F125閥體在水中保持20分鐘，淬火前水溫應< 38°C，淬火後水溫< 50°C，使得F125閥體出水後溫度在250°C以下，再進爐加熱至580±10°C回火併保溫250分鐘後出爐空冷至室溫。實施例1-3產品的機械性能見下表:
權利要求
1.高壓閥體材料，其特徵是該高壓閥體材料由以下組分質量百分比組成:C0.12-0.15%, Si 0.30-0.50%, Mn 0.50-0.60%, P 彡 0.025%, S 彡 0.025%, Cr 2.00-2.50%, Mo0.90-1.00%, Fe 95.2-96.18%。
2.閥體的熱處理方法，其特徵是該熱處理方法包括以下步驟: (1)鑄造閥體毛坯:取高壓閥體材料按工藝要求鑄造得閥體毛坯； (2)閥體毛坯正火處理:閥體毛坯先預熱至650±10°C並保溫一段時間，再加熱至950±10°C並保溫一段時間後出爐風冷； (3)調質處理:對正火處理後閥體毛坯進行調質處理，調質處理包括淬火和回火，正火處理後閥體毛坯先預熱至650±10°C並保溫一段時間，繼續加熱至950±10°C淬火併保溫一段時間後出爐水冷，再進爐加熱至580±10°C回火併保溫一段時間後出爐空冷。
3.根據權利要求2所述的閥體的熱處理方法，其特徵是:正火保溫時間和淬火保溫時間按不少於1.5分鐘/mm計算，但最多不超過12小時；回火保溫時間按按不少於2分鐘/mm計算；正火預熱保溫時間和淬火預熱保溫時間按不少於0.5分鐘/mm計算。
4.根據權利要求2所述的閥體的熱處理方法，其特徵是:淬火前水溫<38°C，淬火後水溫彡50°C，淬火後的工件 出水溫度彡250°C。
全文摘要
本發明公開了高壓閥體材料及熱處理方法，該高壓閥體材料由以下組分質量百分比組成C0.12-0.15%，Si0.30-0.50%，Mn0.50-0.60%，P≤0.025%，S≤0.025%，Cr2.00-2.50%，Mo0.90-1.00%，Fe95.2-96.18%。取高壓閥體材料按工藝要求鑄造得閥體毛坯；閥體毛坯先預熱至650±10℃並保溫一段時間，再加熱至950±10℃並保溫一段時間後出爐風冷；正火處理後閥體毛坯先預熱至650±10℃並保溫一段時間，繼續加熱至950±10℃淬火併保溫一段時間後出爐水冷，再進爐加熱至580±10℃回火併保溫一段時間後出爐空冷。本發明的熱處理工藝簡單熱，處理後的閥體機械性能達到了105K，提高了產品的安全性，降低了產品的生產成本。
文檔編號C21D1/25GK103233165SQ20131015384
公開日2013年8月7日 申請日期2013年4月28日 優先權日2013年4月28日
發明者張建誠, 孫允龍, 範獻兵 申請人:江蘇金石鑄鍛有限公司