镍系低温用钢缺口韧性的研究

复合钢焊接

　　　　　　　　　　　　　　　　　阀　　　门　　　　　　　　　　　　2001年第4期—18—

文章编号:100225855(2001)0420018204

镍系低温用钢缺口韧性的研究

王晓芬

(上海良工阀门厂,上海　200082)

　　摘要　,、调质及不同的加热与回火温度对LF3锻钢和2种钢低温韧性的稳定性提供了良好的方法　　关键词　低温阀;;;　　::A

ofsteelnotchfornickel2baseinlowtemperature

WANGXiao2fen

(ShanghaiLiangGongValvefactory,Shanghai200082,China)

Abstract:Thoughtestingandinspectionofthematerialandnotchanalysisofmetallographyandelectronics,thesummaryisgiventhatdifferentheattreatmentsuchashardeningandtemperingprocess,normalizingplushardeningandtempering,aswellastempertempera2turehaveinfluencedonthetoughnessoflowtemperatureofLF3forgesteelandLC3caststeel.Providebettermethodsforimprovingstabilityofthetoughnessoflowtemperatureofthetwokindsofsteel.

Keywords:lowtemperaturevalve;lowtemperaturesteel;impacttoughness;studying1　概述

LF3和LC3均为低温下使用的315Ni钢。

该钢具有良好的低温韧性,广泛用于制造工作温度为-45～101℃的石油和化工等行业的低温设备。如液化天然气、液化石油气、煤气化和乙烯等工程生产、储存、运输所需的容器、管道部件及阀门等。本文根据制作低温阀门

化学成分　wt/%

C0118013

Si0126037

Mn0165062

P010150015

S010130014

时,其低温韧性不稳定,波动比较大的问题通过试验探讨在相同成分下,热处理工艺对其低温韧性的影响。

2　材料的化学成分和机械性能

试验材料系ASTM标准中的LF3牌号锻钢和LC3牌号铸钢。其化学成分和实测性能指标见表1。

机械性能σδ/%b/MPa5773110593124

表1　试验材料的化学成分和机械性能

材料

LF3LC3

Ni313325

σs/MPa

430411

Ψ/%

6414

26

3　热处理工艺和低温韧性

为了使生产的低温阀门性能达到技术标

准,其材料必须具有良好的低温韧性。在以往

生产经验的基础上,从热处理方面测试了调质

作者简介:王晓芬(1965-),上海人,工程师,从事技术及质量管理工作。

复合钢焊接

2001年第4期　　　　　　　　　　　　　　阀　　　门　　　　　　　　　　　　　　　　　　—19—

工艺对低温韧性的影响、正火+调质对低温韧性的影响、不同的加热及回火温度对低温韧性的影响。试验时,将LF3锻钢料分3组,LC3铸钢料分3组,每组进行3个冲击试验。其具体工艺和试验所得到的低温韧性数据见表2。

表2　热处理工艺和低温韧性

低温韧性

材　料

热　处　理　工　艺

保温75min　油冷

保温180min　油冷保温保温保温保温

保温正火保温保温

　　出炉油冷

4、4、5F1加热至880±10℃LF3F2

F3Cl

AK/J

C2LC3

C3

加热至620±10℃

同上

加热至900±10℃加热至620±℃10±10℃66010℃加热至890±10℃加热至760±10℃加热580±10

℃加热至910～930℃加热至880±10℃加热至610±10℃

47、48、4714、LC3宏观断口形貌

。由此可以看出,低温韧性好的材料,纤维部分和剪切唇部分多,放射状部分少。低温韧性差的则纤维部分和剪切唇部分少,放射状部分多。412　冲击断口金相分析

随炉冷到100℃以出炉冷

出炉空冷出炉水冷15、14、13出炉空冷出炉油冷出炉油冷

41、41、40

自图1和图2的6组试样中,各取一个试样用4%硝酸酒精溶液浸蚀,然后作金相分析。F1试样的金相组织为索氏体,组织较均

匀细致(图3)。F2试样的金相组织为索氏体+铁素体,组织较粗(图4)。F3试样的金相组织

　　按ASTM标准,试样标准尺寸为10mm×

10mm,V形缺口,试验温度为-101℃,对每组3个试样要求的最小冲击能量平均值为20J,每组仅允许有一个试样的最小冲击能量为16J。4　材料的金相和电子断口分析411　冲击断口宏观形貌

将LF3和LC3各组冲击试验断口各取2只,依次排列(图1、图2)。从这2张低倍宏观断面图片可观察到,凡低温韧性较好的断口,可见明显的纤维部分和剪切唇部分。反之,低温韧性不良断口,断面比较平坦,主要　

图3　F1试样显微组织

图1　LF3宏观断口形貌

图4　F2试样显微组织

复合钢焊接

　　　　　　　　　　　　　　　　　阀　　　门　　　　　　　　　　　　2001年第4期—20—为索氏体+铁素体,组织较粗(图5)

。

试样显微组织

图5　F3　　C1

织+(C2(图7)。C3试样的金相组织为分布较细致的索氏体(图8)。

图9　F1试样电子断口形貌SAE

图6　C1试样显微组织

图10　F3试样电子断口形貌SAE

图7　C2试样显微组织

413　冲击断口扫描电镜分析

LF3和LC3各组试样的电子断口见图9～

图14所示。试样F1、F3和C3电子图象为大量的韧窝花样,试样F2、C1和C2主要为准

解理断口,即由平坦的解理小晶面所组成的花

图11　C3试样电子断口形貌SAE

复合钢焊接

2001年第4期　　　　　　　　　　　　　　阀　　　门　　　　　　　　　　　　　　　　　　—21—

样。这和宏观断口形貌相吻合,凡低温韧性较好的断口,以韧窝为主+部分准解理花样。低温韧性不合格的电子断口,则以准解理花样为主,韧窝区域比较少

。

SAE

经过试验检测,LF3和LC3的315镍钢,经880～900℃加热淬油和610～620℃回火的调质处

12F2SAE

理,显微组织中含有弥散分布碳化物颗粒析出,

可以得到较高的低温韧性。该试验比ASTM的

),AK值可成倍提高。如果提高回火温度(660℃并随炉冷到100℃以下出炉空冷,其低温韧性最

差,使材料从韧性转变为脆性。调质处理前+正火处理对LC3铸钢的奥氏体组织有均匀和细化晶粒的作用。LF3锻钢的低温韧性比LC3铸钢的低温韧性好,这主要是LC3铸钢材料中夹杂、疏松和气孔等缺陷存在较多的缘故。

参

考

文

献

图13　C1试样电子断口形貌SAE

〔1〕　ASTMA350—1996.对管配件需韧性试验的碳素钢和

(收稿日期:2001104115)低温合金钢锻件〔S〕.

免费赠送最新版泵阀采购手册

　　书号:ISBN7—111—00502—3/TH 1001

《温州 泵阀总览》

　　将于8月份正式发行,本书为16开胶印彩色精装本,共160页,汇集了温州地区100多家

泵阀制造企业,泵阀图文并茂,是各泵阀使用单位选型、采购的必备手册。

本书将向全国各泵阀使用单位免费邮寄赠送。

竭诚欢迎各泵阀使用单位向本公司索取该书,索取时务必详细地写好贵单位名称,地址,电话,联系人及索取目的,并邮寄到本公司。(索取必赠)

永嘉金鹰广告有限公司 泵阀编辑部

　　地　址:浙江温州永嘉瓯北塘头工业区　　　联系人:戴建碧　　

电　话:67355861　67356861　67350861　　传　真:0577-67353861　　邮　编:325102