Q345B鋼環形鍛件的力學性能
作者:admin2021-04-09 16:27:43
Q345B鋼為低合金高強度結構鋼,此鋼含碳量低,錳為主要強化元素,并加入少量的細化晶粒元素,焊接碳當量(CEV)≤0.47。因為此鋼價格低廉,焊接工藝性能良好,通過適當熱處理后,鋼的強韌性匹配優良,所以,在工程結構零件上(例如連接法蘭)廣泛采用此類鋼種。
Q345B鋼環形鍛件用鋼的化學成分應符合GB/T1591—— 2008 《低合金高強度結構鋼》技術標準的規定。鍛件力學性能不能低于規定值的70%。
鍛件超聲波檢測檢查鍛件加工后應進行超聲波檢測檢查,檢查結果應符合JB/T4730.3——2005標準,單個缺陷等級Ⅱ級合格,密集缺陷等級1級合格。
Q345B鋼環形鍛件,是采用直徑390mm連鑄圓坯,按工藝要求鋸切下料后,在1200℃溫度下加熱,于鍛造液壓機上開坯,再回爐加熱,于輾環機上輾擴成形。鍛件熱處理后,進行力學性能試驗。力學性能檢測合格后的工件,再進行***終機加工,并進行超聲波檢測、形狀尺寸,表面質量、產品標識的***終檢查。質量合格的產品,出具質量證明書,與產品實物同時發給客戶。
熱處理裝夾環形鍛件的熱處理,是在井式熱處理爐或臺車式熱處理爐中進行加熱,工件之間要用墊鐵支墊,墊鐵之間間距不能太大,每層墊鐵都應放置在同一直線上。墊鐵面積需要大一些,放置底層墊鐵面積太小,在工件的加熱狀態下,承受上層過重的工件重量,因為墊鐵單位面積的壓強過大,而被壓入底層工件的金屬中,形成大的凹痕,使工件沒有加工余量而報廢。環形鍛件熱處理裝夾的原則是:保證工件加熱或冷卻均勻,防止工件變形,裝卸方便。
性能熱處理Q345B鋼環形鍛件采用正火處理,正火溫度為(910±10)°C,正火保溫時間是根據工件有效厚度大小確定,保溫時間系數選用1.0——1.2min/mm,保溫時間系數×工件有效厚度=正火保溫時間。
工件正火保溫后,迅速把工件吊入專用冷卻風場,進行吹風噴霧冷卻。為使工件冷卻均勻,工件在冷卻臺上需要不停旋轉,一直到冷卻結束。這種冷卻方式,對厚度>100mm Q345B鋼環形鍛件是非常重要的,否則,鍛件的屈服強度與沖擊韌度就很難達到技術標準要求指標。
鍛件力學性能 熱處理后按規定截取理化試料,按GB/T228. GB/T229標準規定進行拉伸與沖擊試驗。
對Q345B鋼環形鍛件(910±10)°C(正火強化冷卻后,又進行補充回火試驗,回火溫度采用(600±10)℃,回火出爐后工件在空氣中冷卻,力學性能試驗結果在強度數值大致相同的條件下,經過(600±10) ℃補充同火后,鍛件零度沖擊吸收能量有很大的提高。
鍛后余熱控冷正火工藝試驗Q345B鋼環形鍛件,在輾環機上輾擴成形后,鍛件表面溫度大于950℃,此時鋼仍處于單相奧氏體狀態,我們利用鍛件鍛后余熱控冷正火,來替代鍛件重新加熱的正火處理,這樣可以節約正火加熱時能源消耗,縮短環形鍛件產品生產周期。我們進行了Q345B鋼環形鍛件鍛后余熱控冷正火的工藝性試驗,由試驗數值可知,經過鍛后余熱控冷正火后,工件的硬度和強度很高,而塑性、韌性很差,不能滿足環形鍛件技術標準規定的指標。
鍛后余熱控冷正火+高溫回火工藝試驗我們利用Q345B鋼環形鍛件鍛后余熱,又進行了控冷正火+高溫回火的工藝試驗,利用鍛后余熱控冷正火+高溫回火工藝,鍛件力學性能是能夠滿足技術條件要求的。這與環形鍛件鍛后重新加熱正火工藝相比較,可以節約正火時高溫加熱的能源消耗,因為高溫回火比正火的溫度低,所消耗的能源較少。
拉伸試樣斷口上白斑缺陷在Q345B鋼環形***件試制過程中,由于原材料不良,在進行拉伸試驗時,在拉伸試樣斷口上發現2個銀亮色的白斑缺陷,直徑約2mm,使斷面收縮率下降至約為正常值的二分之一 。拉伸試樣斷口上白斑缺陷的產生,是由于試樣材料中固溶氫的含量較高, 在試樣拉伸過程中,在拉應力的作用下,促使固溶氫析出聚集,產生氫脆斷裂所致,氫脆斷口在試樣灰色的斷面上,呈銀亮色圓形斑點,屬于脆性無塑性變形的脆性斷裂,在沖試樣斷口上沒有發現這種白斑缺陷,因為在沖擊載荷作用下,試樣中固溶氫來不及聚集便沖斷。白斑缺陷產生的條件是:試樣中固溶氫含量比較高,試樣必須在緩慢的加荷速度下斷裂。
發現拉伸試樣斷口上出現白斑缺陷的鍛件,可以采用回火擴氫處理的方式,消除或減輕鍛件中的氫含量,再重新做力學性能試驗時,拉伸試樣的斷口上不再產生白斑缺陷,鍛件的力學性能也恢復到正常值。
鍛件的缺口沖擊吸收能量低, 在Q345B鋼環形鍛件力學性能檢測時,個別沖擊試樣零度缺口沖擊吸收能量極低, 鍛件材料中非金屬夾雜物含量也不高,經過金相觀察發現,在沖擊試樣顯微組織中,呈現晶粒不均多種組織形態并存的現象,這是由于鍛件用鋼中的成分偏析,在連續冷卻過程中形成的,經過高溫回火后可以改善,使低溫沖擊韌度得到提高。
利用鍛后余熱控冷正火 關鍵核心技術是鍛件鍛后終冷溫度的控制,鍛件溫度應在920~980℃之間,溫度如果過高,鍛件晶粒容易粗化,溫度過低,容易產生過共析鐵素體析出。鍛后應迅速進行控速冷卻在冷卻介質中的冷卻時間需要嚴格控制,冷卻參數需要通過試驗來確定,否則,鍛件的力學性能會出現較大的波動,特別是低溫沖擊韌度波動性更大。
Q345B鋼環形鍛件,經910℃正火加熱保溫后,再裝入專設的冷卻裝置上進行噴霧控制冷卻,鍛件在這種狀態下,軸向和徑向的力學性能能夠滿足技術條件的要求。
Q345B鋼環形鍛件,經過910℃控冷正火+600℃高溫回火后,鍛件的軸向和徑向力學性能不但能滿足技術條件要求,而且強韌性匹配非常優良,鍛件質量穩定。
Q345B鋼鍛件利用鍛后余熱進行性能熱處理,是我們需要研究應用的實用工藝技術它可以節能降耗,縮短工藝周期,降低產品成本。此項技術存在的主要問題是鍛后余熱及控冷技術的應用和掌握,如何使鍛件的力學性能穩定在一定的水平上。通過我公司工藝試驗結果來看,鍛后余熱控冷正火+高溫回火工藝比較容易掌握和實施。