2.25Cr-1Mo加氢反应器过渡段调质工艺的优化

张 明 邓 军 常 红 史翔炜 潘晓东

(南京博大重型锻造有限公司，江苏210048)

我公司生产的2.25Cr-1Mo加氢反应器大型过渡段锻件，在常规调质处理中，无法有效改善锻件内部组织，反映为力学性能不稳定或不达标，晶粒度及显微组织不理想。为此，我们对调质热处理过程及参数进行了优化，以改善锻件的组织及性能。

1 2.25Cr-1Mo过渡段锻件的技术要求

过渡段尺寸规格为：∅2 280 mm/∅1 735 mm×545 mm，毛坯重量11 055 kg。

力学性能指标为：Rm≥(520～690)MPa；Rp0.2≥314 MPa；A5≥19%；Z≥40%；Rp0.2(450℃)≥236 MPa；AKV(-30℃)≥54 J，允许单个AKV(-30℃)≥47 J；锻件应具有5级以上的实际晶粒度。

力学性能试样需经最大和最小模拟焊后热处理。

MaxPWHT(最大模拟焊后热处理)工艺参数为：升温：300℃以上，速度为50/h；保温：690±14℃，保温32 h；冷却：速度为60 ℃/h至300℃以下空冷。

MinPWHT(最小模拟焊后热处理)工艺参数为：升温300℃以上，速度为50℃/h；保温：690±14℃，保温8h； 冷却：速度为60 ℃/h至300℃以下空冷。

化学成分符合客户提出的要求，见表1。

2 2.25Cr-1Mo过渡段锻件常规热处理工艺及检测结果

2.25Cr-1Mo过渡段锻件常规热处理工艺见图1。我们取多组试样中的一组(炉号为J1101150-1)进行分析，其化学成分见表2。力学性能检验结果见表3。经PWHT后晶粒度为7～8级，组织为回火索氏体，组织不均匀。

表1 过渡段化学成分要求Table 1 The transition section chemical composition (mass fraction, %)

注：回火脆化敏感系数J≤140，X≤15×10-6。其中：J=(Si+Mn)(P+Sn)×104，X=(10P+5Sb+4Sn+As)×10-2。

[H]=2×10-6。

表2 实际化学成分(质量分数，%)Table 2 The actual chemical composition (mass fraction, %)

注：回火脆化敏感系数J≤62.4，X≤11.5×10-6。

[H]=1.8×10-6。

表3 常规调质后的力学性能Table 3 The mechanics performances after conventional quenching and tempering treatment

图1 常规热处理工艺Figure 1 The conventional heating process

3 优化后的调质工艺及检测结果

常规调质处理无法有效改善2.25Cr-1Mo过渡段锻件的内部组织，力学性能不稳定或不达标，晶粒度及显微组织不理想。在对过程参数和显微组织进行多次研究分析后，最终确定了一套优化的调质热处理工艺，即在常规调质中加入亚温淬火，见图2。采用优化工艺处理后的力学性能检验结果见表4。经PWHT后晶粒度为9级，组织为回火索氏体，组织均匀。

4 分析

增加亚温淬火后取得了较好效果的主要原因是：

图2 优化的调质热处理工艺Figure 2 The optimal quenching and tempering treatment heating process

表4 优化调质工艺后的力学性能Table 4 The mechanics performances after optimal quenching and tempering treatment heating process

(1)亚温淬火采用了不完全奥氏体化，目的是减少碳原子的晶界偏聚和细化晶粒。从实际效果来讲，细化晶粒的作用非常明显。其中一个细节必须要注意，要根据实际的化学成分计算出Ac3，根据实际的Ac3来确定亚温淬火的温度。

(2)减少碳原子的晶界偏聚，可以提高材料的综合性能。另外，适当的碳含量和降低淬火的水温及搅拌速度都对提高材料的综合性能有好处。

5 结论

2.25Cr-1Mo钢通过正常淬火加亚温淬火的调质工艺，可以有效提高材料的力学性能，提高锻件的抗回火能力，并能改善锻件内部组织和晶粒度。