分享：化学成分对深水管道F65钢冲洗压力帽锻件力学性能的影响(3)

相比1号试样,2号试样的成分设计考虑到碳、 锰含量降低会引起强度下降,碳含量降低会造成强 度下降,可以通过添加铬、镍和钼合金化元素来补 偿。镍含量的增加不仅能使材料的屈服强度提高, 同时也能改善其韧性,特别是低温韧性。铬元素可 改善材料的淬透性,钼元素能促进细晶粒的形成,并 且提高材料的强度和延展性。通过同时添加镍和钼 元素,不仅可以提高材料的淬透性,促进贝氏体的形 成,也可以提高材料的韧性,抑制回火脆性。
A694-F65钢锻件的显微组织由铁素体 珠光 体、上贝氏体和粒状贝氏体组成。锻件由表面至心 部随着深度的增加,晶粒尺寸略微变大,这是因为锻 件表面发生了较大的锻造变形,在热处理过程中的 淬火冷却时,锻件表面至心部的冷却速率不同,锻件 表面至心部的组织变化为铁素体 珠光体数量增 加、贝氏体数量减少。理论上,晶粒尺寸的细化和上 贝氏体数量的大幅下降可以提高材料的韧性。但锻 件近表面晶粒细化所带来的韧性改进效果被高含量 的贝氏体带来的劣势抵消了,锻件心部贝氏体含量 低所带来的优势被心部晶粒度较高带来的劣势抵消 了,这也可以用于解释锻件不同深度的冲击性能偏 差很小。
1.2 锻件试样的加工工艺
1.2.1 钢锭冶炼
两种设计成分的试样原材料均为5.5t钢锭,经 过 EBT(电炉) LF(精炼炉) VD(真空炉)冶炼, 浇注方式为偏心底出钢浇注,材料通过二次精炼以 及真空脱气,充分镇静、凝固后进行退火处理。
1.2.2 锻造工艺
对钢锭帽口与浇口进行充分锯切后,坯料锻造 按照横向、纵 向 反 复 3 次 变 形,始 锻 温 度 控 制 在 1150~1200 ℃,终锻温度控制在850℃以上,总锻 造比大于6∶1,锻后缓冷至室温,以消除应力。
1.2.3 热处理工艺
因产品有效截面较厚,在锻造热加工空冷至室 温后进行粗加工,随后采用正火处理(960 ℃ 保温 5.5h,空冷)以消除锻件中的带状组织,以达到组织 均匀化和细化晶粒的目的。
试样经正火空冷至室温,其温度低于204 ℃后 可进行调质处理(920 ℃ 保温5.5h,水淬),水淬 严 格 按 照 APIRP-6HT-2013 HeatTreatment andTestingofCarbonandLowAlloySteelLarge CrossSectionandCriticalSectionComponents 要 求的控制转移速度和冷却效果,采用高压循环水泵 连接特殊管路进行强制水循环冷却,随后进行回火 处理(550 ℃ 保温6.0h,空冷)。在回火过程中需 增加中间保温段(350 ℃ 保温4.0h),使得富碳的 残余奥氏体提前分解,以减小显微组织的内应力。 1号和2号试样经如上工艺加工后,分别记为1号 锻件试样和2号锻件试样。