[发明专利]一种ZG15Cr2Mo1材料室温及高温力学性能的控制方法

摘要

本发明涉及材料力学性能优化控制工艺领域，具体涉及一种ZG15Cr2Mo1材料室温及高温力学性能的控制方法。本发明通过对ZG15Cr2Mo1材料物理性能、相变点、CCT曲线进行仔细深入的研究，通过制定不同热处理工艺，检测分析材料特性、优化热处理工艺、研究化学成份对性能的影响、优化化学成份控制等方法，制定出一种满足ZG15Cr2Mo1材料室温及高温力学性能的热处理工艺及化学成份控制方法，按照取样、正火工艺优化、退火工艺优化、化学成份优化、结果验证以及成品生产的步骤生产质量稳定的ZG15Cr2Mo1材料成品，以满足ZG15Cr2Mo1材料力学性能稳定控制的需要，使生产的材料能够满足具体力学性能使用需求。

主权项

1.一种ZG15Cr2Mo1材料室温及高温力学性能的控制方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)取样：浇铸相同化学成份的同炉ZG15Cr2Mo1材料，从同炉材料中切取若干尺寸相同的试样块，确保化学成份一致；将试样块清洗干净并氮气吹干，以作备用；(2)ZG15Cr2Mo1材料正火工艺优化：通过研究确认ZG15Cr2Mo1材料的Ac1温度为800℃，Ac3温度为900℃，选择900～1000℃范围内的不同温度，保温8～12小时，按照5℃/h～65℃/h的不同冷却速度进行正火热处理，检测抗拉强度及金相组织，得出抗拉强度在900～1100MPa 且金相组织全部为贝氏体组织的最佳正火工艺为920‑970℃的温度范围；(3)ZG15Cr2Mo1材料回火工艺优化：采用步骤(2)中的最佳正火工艺，设计不同的回火温度，采用冷速为30～60℃/h回火工艺，对每一回火温度的2～3个试块检测抗拉强度，得出在720～760℃温度范围内回火材料的抗拉强度达630MPa，材料的抗拉强度结果较好且满足标准要求；根据步骤(2)、(3)优化得到ZG15Cr2Mo1材料的热处理工艺为：采用920～970℃、保温8～12小时、以5～30℃/h的冷速进行正火，采用720～760℃、保温8～12小时，以30～60℃/h的冷速进行回火；(4)ZG15Cr2Mo1材料化学成份优化：设计不同化学成份的ZG15Cr2Mo1材料，按照公式CE(IIW)＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/ 5+(Ni+Cu)/15(％)计算并求出相应的碳当量CE值，生产不同碳当量CE值的ZG15Cr2Mo1材料试块，采用步骤(2)和步骤(3)优化的正火及回火热处理工艺，研究材料抗拉强度与碳当量CE值的相关性，结果得出：随碳当量CE值提高，ZG15Cr2Mo1材料的抗拉强度提高，当抗拉强度达到630MPa以上时，优化得出的化学成份为：C：0.16～0.20％、Si：0.3～0.7％、Mn：0.7～0.9％、Cu≤0.35％、Cr：2.0～2.5％、Mo：0.90～1.05、V≤0.05％，且控制碳当量CE值需在0.92以上；(5)结果验证：通过验证抗拉强度达630MPa以上时，材料高温持久试验持续时间、及韧脆转变温度能达到的结果：①利用检测结果研究室温抗拉强度同持久蠕变持续时间的相关性，得出室温抗拉强度在630MPa以上时，ZG15Cr2Mo1材料高温持久试验持续时间达120h以上，满足材料标准要求范围；②研究不同抗拉强度同FATT50韧脆转变温度的相关性，得出室温抗拉强度达630MPa时，FATT50韧脆转变温度为40℃以下，远远低于材料要求的≤79℃，性能满足材料使用要求；(6)成品生产：以优化的正火工艺、回火工艺以及化学成份进行产品质量控制，制备质量稳定的ZG15Cr2Mo1材料成品。