[发明专利]一种提高新型马氏体耐热钢G115冲击韧性的热处理方法及应用

说明书

本发明提供了一种提高新型马氏体耐热钢G115冲击韧性的热处理方法及应用，采用了二次调质工艺，其中第一次调质：将马氏体耐热钢G115在400～700℃温度范围进行装炉，以≤100℃/h的加热速度升温至1000～1150℃保温，保温时间按不少于2min/mm厚度计算，水冷或空冷至室温；再进行回火，装炉温度范围为400～700℃，以≤100℃/h的加热速度升温至760～780℃进行保温，保温时间按不少于1min/mm厚度计算，空冷至室温；第二次调质：1030℃～1100℃，保温时间≥1h，水冷或空冷至室温；回火温度760℃～795℃，保温时间≥3h，空冷至室温。相比传统热处理工艺，采用两次调质工艺后冲击功显著提升，室温拉伸和650℃高温拉伸强度均有一定提高。

技术领域

本发明涉及耐热钢技术领域，具体涉及一种提高新型马氏体耐热钢G115冲击韧性的热处理方法及应用，适用于600℃以上超超临界电站用大口径管、锻件和铸件等的热处理。

背景技术

燃煤发电无论现在还是未来一段时期内都是电源结构重要组成部分。伴随着煤电转型升级，大容量、高效率、低排放、低能耗的高蒸汽参数超超临界电站将会成为未来新建和改造火电机组的发展方向。另一方面，目前，我国已经成为世界上投运600℃超超临界电站装机数量和总容量最多的国家，630-700℃超超临界燃煤发电技术是煤电清洁高效技术的未来方向。而耐热材料一直以来是制约煤电机组向更高参数发展的“瓶颈”问题，随着蒸汽温度和蒸汽压力的提高，超超临界火电机组对耐热材料的性能提出了更高的要求。

我国自主研制的新型马氏体耐热钢G115，如公告号为CN103045962B的中国发明专利，在“多元素复合强化”理论指导下，通过添加沉淀析出型元素Cu以进一步提高发明钢的强度，充分发挥B冶金强化作用以进一步提高发明钢高温下晶界的强度和韧性，同时控Ni控Al，控制B和N元素之间的配比。该材料是我国630℃超超临界燃煤示范机组主蒸汽管道唯一可选用材料，被工信部入选为《重点新材料首批次应用示范指导目录(2018年版本)》。在热处理工艺方面，高压锅炉用无缝钢管一般采用正火加高温回火工艺(详见GB5310)。G115钢在工业化试制过程中，采用一般的淬火加高温回火工艺冲击韧性值范围为20-50J左右，冲击功不稳定且安全余量小，难以满足高压锅炉容器产品长期稳定服役的要求。因此，提高G115钢冲击韧性，以获得G115钢良好的综合性能具有非常重要的工程意义。

公开号为CN108998650A的中国专利文献，通过调整变形温度提高G115大口径管的冲击韧性；文献“正火温度对G115钢组织及室温强度的影响”研究了G115钢1065～1120℃正火温度对组织及室温强度的影响。

公开号为CN 101805819 B的中国专利文献“一种压力容器用厚规格钢板的调质处理方法”采用二次调质处理获得厚规格钢板的良好的强度和延伸率匹配。

公开号为CN 103074482 B的中国专利文献“一种报废Cr5锻钢工作辊的再生方法”的二次调质工艺应用于报废Cr5锻钢工作辊的再生方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种提高新型马氏体耐热钢G115冲击韧性的热处理方法，其可以使G115钢冲击功从传统工艺的20-50J提高至120J以上，同时室温拉伸强度提高50-80MPa，650℃高温拉伸强度提高20-40MPa。

其所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实施。

一种提高新型马氏体耐热钢G115冲击韧性的热处理方法，包括如下步骤：

(1)第一次调质：

将马氏体耐热钢G115在400～700℃温度范围进行装炉，以≤100℃/h的加热速度升温至1000～1150℃保温，保温时间按不少于2min/mm厚度计算，冷却至室温；