[发明专利]一种提高ZG40Cr25Ni20高温持久力学性能的方法

说明书

技术领域

本发明涉及深冷处理及热处理的技术领域，具体涉及一种提高耐高温材料ZG40Cr25Ni20（HK40）高温持久力学性能的深冷处理方法。

背景技术

在此处键入技术领域描述段落。ZG40Cr25Ni20（HK40）含有较高的C、Cr、Ni元素，在高温下能保持很高的强度，可在900℃以上的高温环境下使用，广泛应用于石化和钢铁行业，诸如石化行业的烃类蒸汽转化装置和钢铁行业的热处理工业炉等。

但是, 由于相关技术的不断发展及使用条件的苛刻，对设备的要求越来越高，对材料在高温下的力学性能要求也随之增长。提高材料的性能有两种途径，一种是提高其中的合金含量，这会大大的增加成本；还有一种就是在不改变原有化学成分的基础上，通过改变材料的处理工艺来提高材料的性能特别是高温性能，从而延长材料的服役时间。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高耐高温材料ZG40Cr25Ni20（简称HK40）的机械性能特别是高温持久力学性能的方法，采用了深冷处理与低温回火相结合的工艺，具体技术方案如下：

一种提高耐高温材料HK40高温持久力学性能的方法，包括以下步骤：

（1）将HK40材料以2~3℃/min的速率降温至-80℃~-90℃，并保温1h~2h；

（2）待步骤1保温结束后，继续以2~3℃/min的速率降温至-180℃~-185℃，并保温4h~6h；

（3）待步骤2保温结束后，进行低温回火。

进一步地，步骤3中所述低温回火为加热至220~230℃。

再进一步地，加热至220~230℃后，保温2~3小时。

优选地，所述低温回火的升温过程采用2~3℃/min的控温速率。

优选地，所述低温回火后随炉冷却。

本发明还涉及经过上述方法处理后的ZG40Cr25Ni20材料。

本发明采用了深冷处理与低温回火相结合的工艺处理方法。深冷处理，通常指处理温度为-100℃～-196℃的冷处理，它将被处理工件置于特定和可控的低温环境中，使材料的微观组织结构产生变化，在宏观上表现为材料的耐磨性、尺寸稳定性、抗拉强度、残余应力等方面的提高与改善。随着深冷技术的发展和试验手段的不断完善，人们对深冷处理的研究逐步深入，材料除涉及钢铁材料外，现已延伸到硬质合金、粉末冶金、铜合金、铝合金及其它非金属材料(如塑料、尼龙等) ，行业遍布于钢铁五金、航空航天、精密仪器仪表、石油化工、摩擦偶件、工模具、量具、纺织机械零件、汽车工业和军事科学等诸多领域。本发明所述的深冷处理与低温回火相结合的工艺，其优势在于降温及升温过程中速率全程可控，工件温度变化均匀，防止了工件不同部位温度不一的现象，减小了工件内部残余应力，进一步优化了材料内部微观组织结构。

HK40材料经过本发明的工艺方法处理后，材料的机械性能特别是高温持久力学性能较原来有了较大的提高，因此在一定程度上提高了材料在高温下的服役时间，延长了使用寿命。

具体实施方式

以下结合实施例进一步说明本发明，但不用来限制本发明的保护范围。

 实施例1

将HK40离心铸造耐高温材料本公司离心铸造生产的HK40合金管以2℃/min的速率降温至-80℃，保温1h；

然后继续以2℃/min的速率降温至-180℃，保温6h；

随后将该HK40耐高温材料以2℃/min的加热速率加热至230℃，保温2h；

低温回火工艺结束后随炉冷却。

对处理后的HK40材料进行室温及高温性能测试，室温力学性能测试方法采用国家标准GB/T228, 高温力学性能测试采用国家标准GB/T2039，测试结果如表1所示。

 实施例2

将HK40耐高温材料（材料同实施例1）以3℃/min的速率降温至-85℃，保温1h；

然后继续以3℃/min的速率降温至-180℃，保温4h；

随后将该HK40耐高温材料以3℃/min的加热速率加热至220℃，保温3h；

低温回火工艺结束后随炉冷却。

对处理后的HK40材料进行室温及高温性能测试，室温力学性能测试方法采用国家标准GB/T228, 高温力学性能测试采用国家标准GB/T2039，测试结果如表1所示。

 实施例3

将HK40耐高温材料（材料同实施例1）以2℃/min的速率降温至-80℃，保温2h；