本發(fā)明涉及一種鋼板的熱處理控制技術(shù)，尤其是一種大厚度高韌性15crmor鋼板的熱處理方法。
背景技術(shù)：
15crmor是國標(biāo)中的鉻、鉬珠光體型低合金耐熱鋼，具有較好的高溫性能，該鋼主要用于動力工業(yè)、石油化工等部門高溫條件下的重要材料。15crmor鋼板不僅有很好的抗氧化性、熱強(qiáng)性，還有比較好的抗硫腐蝕和抗氫腐蝕性能，并且合金元素含量相對較少，具有較好的工藝性能和物理性能，用途很廣，主要用來制造工作溫度高于450℃的壓力容器。然而，隨著鋼板厚度的增加，鋼板的強(qiáng)韌性匹配變得越加困難，另外用戶對鋼板的使用條件越來越苛刻。因此，采用傳統(tǒng)的熱處理工藝無法滿足鋼板的技術(shù)要求，必須在熱處理過程中對鋼板的組織進(jìn)行控制，以達(dá)到鋼板強(qiáng)韌性匹配良好。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種大厚度高韌性15crmor鋼板的熱處理方法，以提高鋼板的綜合性能。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：其采用兩次正火＋回火的熱處理工藝；第一次正火溫度為ac3+(30～50)℃，總加熱時間為plc+(20～30)min，然后冷卻至返紅溫度；第二次正火溫度為ac3+(10～20)℃，總加熱時間為plc+(10～20)min，然后冷卻到室溫。
本發(fā)明所述返紅溫度≤350℃。
本發(fā)明所述兩次冷卻過程均采用水冷。所述水冷時的最大水量≥4000m3/h，水溫保持在28℃及以下。
本發(fā)明所述回火工藝為：回火溫度720～740℃，總加熱時間4～4.5min/mm，鋼板出爐后空冷。
本發(fā)明原理為：鋼板的熱處理制度，包括正火溫度、正火時間、回火溫度、回火時間及（加速冷卻）水溫對15crmor鋼板的性能有很大程度的影響。正火溫度對鋼板的相變有直接關(guān)系；正火時間對鋼板相變后的奧氏體組織的均勻性相關(guān)；回火溫度和時間則對鋼板的韌性有較大影響。（加速冷卻）水溫則對鋼板的相變過程起決定性作用，從而影響鋼板的性能優(yōu)劣。
第一次正火中采用高溫長時保溫，使鋼中的合金元素充分固溶，均勻化組織，并含有高密度位錯的非平衡組織，為第二正火奠定組織基礎(chǔ)。第二次正火在稍低的溫度進(jìn)行保溫，并進(jìn)行加速冷卻。由于第二次正火在較低的溫度進(jìn)行，較低的正火溫度保證了奧氏體具有較細(xì)的晶粒度，在隨后的轉(zhuǎn)變過程中使晶粒也相對較細(xì)，利于鋼板的沖擊韌性。
采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于：本發(fā)明采用兩次正火+回火工藝生產(chǎn)，與傳統(tǒng)一次正火+回火工藝相比，整張鋼板芯部強(qiáng)韌性匹配良好，適合大厚度高韌性要求的15crmor鋼板的大批量生產(chǎn)；處理后的鋼板在具有良好的拉伸、冷彎性能的同時還兼有優(yōu)良的低溫沖擊韌性。
本發(fā)明處理后的鋼板的強(qiáng)度適中，強(qiáng)韌性匹配良好，板厚1/2位置-20℃橫向夏比沖擊功≥47j，鋼板質(zhì)量穩(wěn)定。本發(fā)明可使得大厚度鋼板芯部強(qiáng)韌性匹配良好，解決了大厚度鋼板熱處理技術(shù)難題，為相近條件大厚度鋼板熱處理工藝改進(jìn)與發(fā)展提供了數(shù)據(jù)支撐與參考，明顯提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益。
附圖說明
下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
圖1是本發(fā)明熱處理的工藝曲線圖。
具體實施方式
圖1所示，本大厚度高韌性15crmor鋼板的熱處理方法采用兩次正火＋加速冷卻并經(jīng)過回火的熱處理工藝；尤其適用于處理厚度規(guī)格為110～125mm的鋼板，工藝過程如下所述：
（1）第一次正火溫度為ac3+(30～50)℃，總加熱時間為plc+(20～30)min（plc為動態(tài)有限元的模擬加熱控制系統(tǒng)），然后采用水冷加速冷卻至返紅溫度；水冷時的最大水量≥4000m3/h，水溫保持在28℃及以下，返紅溫度≤350℃。
（2）第二次正火溫度為ac3+(10～20)℃，總加熱時間為plc+(10～20)min，然后采用水冷加速冷卻到室溫；水冷時的最大水量≥4000m3/h，水溫保持在28℃及以下，搖擺時間≥10min，冷卻確保為室溫（即鋼板表面溫度≤50℃）。
（3）所述回火過程在回火爐中進(jìn)行，回火溫度720～740℃，總加熱時間4～4.5min/mm鋼板厚度，鋼板出爐后空冷，即可得到熱處理后的鋼板。
實施例1：本大厚度高韌性15crmor鋼板的熱處理方法采用下述工藝。
鋼種15crmor，化學(xué)成分（wt）：c0.12%、si0.23%、mn0.50%、p0.007%、s0.002%、ni0.15%、cr0.98%、mo0.55%、tal（全鋁）0.035%，余量為fe和不可避免的雜質(zhì)。鋼板厚度為110mm，ac1為760℃，ac3為877℃，具體熱處理工藝如下：
第一次正火溫度925℃，總加熱時間為plc+20min，最大水量為4350m3/h，水溫保持在23℃，返紅溫度為210℃；第二次正火溫度890℃，總加熱時間為plc+15min，水冷最大水量≥4680m3/h，水溫保持在21℃，搖擺時間為20min，冷卻確保為室溫（鋼板表面溫度為35℃）；回火溫度725℃，總加熱時間4min/mm鋼板厚度，鋼板出爐后空冷，即可得到熱處理后的鋼板。
熱處理后鋼板的芯部強(qiáng)韌性匹配良好，其力學(xué)性能如下：屈服強(qiáng)度402mpa，抗拉強(qiáng)度525mpa，鋼板厚度1/2處-20℃沖擊功平均208j；與傳統(tǒng)熱處理工藝相比，鋼板-20℃平均沖擊功提高了80j以上。
實施例2：本大厚度高韌性15crmor鋼板的熱處理方法采用下述工藝。
鋼種15crmor，化學(xué)成分（wt）：c0.12%、si0.24%、mn0.49%、p0.006%、s0.001%、ni0.15%、cr1.02%、mo0.53%、tal（全鋁）0.034%，余量為fe和不可避免的雜質(zhì)。鋼板厚度為120mm，ac1為761℃，ac3為875℃，具體熱處理工藝如下：
第一次正火溫度920℃，總加熱時間為plc+20min，最大水量為4450m3/h，水溫保持在22℃，返紅溫度為200℃；第二次正火溫度895℃，總加熱時間為plc+18min，水冷最大水量≥4650m3/h，水溫保持在23℃，搖擺時間為20min，冷卻確保為室溫（鋼板表面溫度為40℃）；回火溫度725℃，總加熱時間4min/mm鋼板厚度，鋼板出爐后空冷，即可得到熱處理后的鋼板。
熱處理后鋼板的力學(xué)性能如下：屈服強(qiáng)度408mpa，抗拉強(qiáng)度529mpa，鋼板厚度1/2處-20℃沖擊功平均213j。
實施例3：本大厚度高韌性15crmor鋼板的熱處理方法采用下述工藝。
鋼種15crmor，化學(xué)成分（wt）：c0.13%、si0.25%、mn0.49%、p0.006%、s0.001%、ni0.14%、cr1.00%、mo0.54%、tal（全鋁）0.037%，余量為fe和不可避免的雜質(zhì)。鋼板厚度為125mm，ac1為758℃，ac3為880℃，具體熱處理工藝如下：
第一次正火溫度930℃，總加熱時間為plc+25min，最大水量為4420m3/h，水溫保持在24℃，返紅溫度為190℃；第二次正火溫度900℃，總加熱時間為plc+20min，水冷最大水量≥4700m3/h，水溫保持在20℃，搖擺時間為25min，冷卻確保為室溫（鋼板表面溫度為40℃）；回火溫度720℃，總加熱時間4.5min/mm鋼板厚度，鋼板出爐后空冷，即可得到熱處理后的鋼板。
熱處理后鋼板的力學(xué)性能如下：屈服強(qiáng)度397mpa，抗拉強(qiáng)度518mpa，鋼板厚度1/2處-20℃沖擊功平均197j。
實施例4：本大厚度高韌性15crmor鋼板的熱處理方法采用下述工藝。
鋼種15crmor，化學(xué)成分同實施例1；鋼板厚度為110mm，ac1為755℃，ac3為875℃，具體熱處理工藝如下：
第一次正火溫度905℃，總加熱時間為plc+22min，最大水量為4500m3/h，水溫保持在28℃，返紅溫度為300℃；第二次正火溫度890℃，總加熱時間為plc+10min，水冷最大水量≥4000m3/h，水溫保持在25℃，搖擺時間為15min，冷卻確保為室溫（鋼板表面溫度為50℃）；回火溫度730℃，總加熱時間4.2min/mm鋼板厚度，鋼板出爐后空冷，即可得到熱處理后的鋼板。
熱處理后鋼板的芯部強(qiáng)韌性匹配良好，其力學(xué)性能如下：屈服強(qiáng)度409mpa，抗拉強(qiáng)度512mpa，鋼板厚度1/2處-20℃沖擊功平均245j。
實施例5：本大厚度高韌性15crmor鋼板的熱處理方法采用下述工藝。
鋼種15crmor，化學(xué)成分同實施例2；鋼板厚度為120mm，ac1為765℃，ac3為872℃，具體熱處理工藝如下：
第一次正火溫度912℃，總加熱時間為plc+30min，最大水量為4100m3/h，水溫保持在26℃，返紅溫度為350℃；第二次正火溫度882℃，總加熱時間為plc+12min，水冷最大水量≥4280m3/h，水溫保持在20℃，搖擺時間為10min，冷卻確保為室溫（鋼板表面溫度為42℃）；回火溫度740℃，總加熱時間4.2min/mm鋼板厚度，鋼板出爐后空冷，即可得到熱處理后的鋼板。
熱處理后鋼板的力學(xué)性能如下：屈服強(qiáng)度399mpa，抗拉強(qiáng)度524mpa，鋼板厚度1/2處-20℃沖擊功平均205j。
實施例6：本大厚度高韌性15crmor鋼板的熱處理方法采用下述工藝。
鋼種15crmor，化學(xué)成分同實施例3；鋼板厚度為125mm，ac1為760℃，ac3為880℃，具體熱處理工藝如下：
第一次正火溫度915℃，總加熱時間為plc+27min，最大水量為4000m3/h，水溫保持在22℃，返紅溫度為315℃；第二次正火溫度898℃，總加熱時間為plc+15min，水冷最大水量≥4520m3/h，水溫保持在28℃，搖擺時間為15min，冷卻確保為室溫（鋼板表面溫度為45℃）；回火溫度735℃，總加熱時間4min/mm鋼板厚度，鋼板出爐后空冷，即可得到熱處理后的鋼板。
熱處理后鋼板的力學(xué)性能如下：屈服強(qiáng)度396mpa，抗拉強(qiáng)度521mpa，鋼板厚度1/2處-20℃沖擊功平均187j。