[发明专利]一种高强度690D钢热处理工艺

说明书

 

技术领域

本发明属于金属材料领域，涉及一种抗拉强度达690MPa级的高强度690D钢，具体涉及一种高强度690D钢的热处理工艺。

背景技术

随着石油化工、水电系统、冶金工业等行业的快速发展，压力容器也逐渐向高参数、大型化发展，为了保证压力容器使用的安全可靠性，世界各国都致力于开发满足压力容器强度、韧性、焊接性等综合性能需求的钢材。高强度调质钢在保持高强度的同时，又增强了塑性和韧性，还可以减轻结构的重量，提高使用的可靠安全性。所以高强度调质钢凭借其优越的综合性能被广泛地应用于发电站的压力钢管、水电机组蜗壳、化工球罐、天然气储罐和冶金成套设备的储气球罐的建造中。

目前，对690MPa级钢的一般性能要求为：屈服强度≥560MPa、抗拉强度690～820Mpa、伸长率≥16%、冲击性能-20℃KV²≥100J。690MPa级钢采用直接淬火与高温回火的热处理工艺，可以满足以上性能指标。但是，工业上对690D钢的要求也越来越严格苛刻，满足上述一般性能的690D钢也越来越不能满足工业使用的要求，因此组织状态与性能俱佳的690D钢还有待继续开发。选择优化的热处理工艺，可以获得最佳的组织状态，实现最佳的强、韧性匹配，充分发挥该钢在强度和低温韧性方面的潜能。所以，研发优化的热处理工艺，具有重要的现实意义和应用价值，也是实现690D钢高的使用性能，满足工业使用的有效途径。

发明内容

本发明的目的是提供一种高强度690D钢热处理工艺，即热轧空冷后依次进行加热、水淬、高温回火的热处理工艺，使690D钢在热处理后具有高的强度、塑性和韧性。可以达到高的使用性能，能够满足工业的使用。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种高强度690D钢热处理工艺，包括如下步骤：

（1）对690D钢进行热轧空冷处理；

（2）将经步骤（1）处理后的690D钢加热至充分奥氏体化；

（3）将经步骤（2）处理后的690D钢水淬至室温；

（4）对经步骤（3）处理后的690D钢进行高温回火处理；

（5）将经步骤（4）处理后的690D钢空冷至室温。

所述步骤（1）中的奥氏体化条件为：温度940～960℃，保温时间40～50min。

所述步骤（3）中高温回火的条件为：回火温度630～650℃，保温时间为70～80min。

本发明提供的一种高强度690D钢热处理工艺包括：将热轧空冷后的690D钢加热到940～960℃，保温40-50min，使其完全奥氏体化，并防止奥氏体晶粒粗大，之后，水淬到室温；淬火后，进行高温回火，即加热到630～650℃，保温70～80min后空冷到室温，回火后得到的最终组织为回火马氏体和碳化物的混合物，主要工艺流程为：热轧空冷组织-加热-保温-水淬-回火-空冷。

本发明所述690D钢的成为质量分数百分比为：C≤0.10%、0.15～0.50%Si、1.20～1.60%Mn、P≤0.015%、S≤0.005%、0.10～0.30%Mo、0.02～0.06%V、0.40～0.60%Ni、Ti≤0.020%、B≤0.0010%、Cr≤0.30%、Cu≤0.30%，PSR=Cr+Cu+2Mo+10V+7Nb+5Ti-2(%)＜0，Pcm=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Cr/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B(%)≤0.24%，余量为Fe。所述步骤（1）中奥氏体化温度为940～960℃，奥氏体化温度主要依据为690D钢中的碳含量，加热温度应高于Ac3点30℃至100℃，690D钢的Ac3为873℃，若奥氏体化温度过低，奥氏体化不充分，若温度过高会导致奥氏体晶粒粗化。所选保温时间为40～50min，这个温度和时间可使厚板热透和组织充分转变。

所述步骤（3）中高温回火温度为630～650℃，这是因为淬火马氏体回火温度要满足钢材强度的要求，同时要满足较强塑韧性的要求，回火后硬度也必须达到要求；回火温度必须保证淬火马氏体能发生回复或者再结晶，但是晶粒不能粗化；此外，回火温度不能高于Ac1线，690D钢的Ac1为694℃。

本发明具有以下优点和积极效果：

（1）本发明采用的热轧空冷后加热水淬与高温回火相结合的热处理工艺比传统的调质处理工艺能获得更好的使用性能；

（2）工艺较为简单，生产容易，成本低廉。

附图说明

图1为经实施例1热处理后的690D钢的光学显微镜下的金相组织照片。