热处理工艺对SA387Gr11CL2钢力学性能的影响

高作为

（哈尔滨汽轮机厂有限责任公司，哈尔滨 150046）

0 引言

SA387Gr1CL2钢属Cr-Mo低合金钢，是世界各国普遍使用的1.25Cr-0.5Mo耐热钢，被广泛用于制造石化容器等大型设备。近年来随着石化行业的快速发展，石化设备设计参数提高，直径壁厚增大，加上该钢产品处于高温运行，服役条件恶劣。因此要求该钢具有优良的塑性及韧性，并具有稳定的力学组织性能。某公司制造气化炉，锥体瓦片壁厚达到182mm,结合此制造难点，本文研究了不同热处理工艺参数对SA387Gr11CL2钢组织和力学性能的影响规律，得出了适合此钢的热处理工艺。

表1 试验用1.25Cr-0.5Mo钢化学成分质量分数%

1 板材的力学性能及试验方法

取一块产品钢板的标准试板，其主要化学成分如表1所示。

依据以往同类产品制造的经验，热处理工艺选定如下：分别将试样加热至（950±15）℃，保温 1.2min/mm,水中淬火冷却 30min；然后分别进行（695±15）℃、（680±15）℃、（660±15）℃回火处理，保温 4h。

图1 1.25Cr-0.5Mo钢板抗拉强度试验曲线

对经过不同回火处理的试样分别进行相关力学性能试验，将所得数值与钢板力学性能统计并作比较。

2 试验结果与分析

由图1可知，随着回火温度的升高，1.25Cr-0.5Mo钢的抗拉强度间断性减小，在（665±15）℃时综合性能最佳，（680±15）℃时也符合需求，但当（695±15）℃时，抗拉强度性能很差。

3 热处理工艺的确定

试样分别进行热处理后，按设计的取样要求分别进行了力学性能试验，试验结果及分析总结得出结论如下。

3.1 拉伸及弯曲试验结果

按设计要求，分别在钢板的长度头部或尾部处，钢板1/2厚度处和离钢板表面1.6mm处取样进行拉力试验，试验结果如表2。

3.2 冲击试验结果

对所取母材试样进行冲击韧性试验，试验温度为-5℃，试验结果如图2。

从以上分析可知，当进行（695±15）℃回火处理时，常温抗拉强度符合标准要求，但高温抗拉强度达不到要求；当进行（660±15）℃回火处理时，高温抗拉强度得到极大改善，满足标准要求，但同时常温抗拉强度超出了标准上限；而对比3种回火温度冲击值可以看出，冲击功都满足要求，但其中（680±15）℃时的冲击功更加稳定，且保持在高范围之内，由此得出，（680±15）℃回火时，得到的金相组织为最佳，能够满足实际生产要求。因此，最佳的热处理工艺为：（945±15）℃×1.2min/mm水冷淬火+（680±15）℃高温回火。

表2 拉伸及弯曲试样结果（t=455℃）

图2 1.25Cr-0.5Mo钢板冲击试验曲线

4 试验验证

将工艺试验结果应用于产品生产制造，产品制造过程如图3所示。

图3 实际产品制造过程

取产品试板进行力学性能检验，结果见表1。由表1可知，产品按试验参数进行热处理后，力学性能完全符合各项技术指标要求，满足产品实际生产要求。

表1 力学性能检验结果

5 结论

1）1.25Cr-0.5Mo钢板在高温回火后得到良好的金相组织-索氏体，高温回火还可以消除淬火所产生的内应力，调整硬度，减少脆性，提高韧性，达到工艺所需要的综合力学性能。

2）经大量试验确定该钢质的热处理规范为（945±15）℃×1.2min/mm+水冷淬火+（680±15）℃高温回火，试验结果力学性能完全满足技术标准要求。

［1］ 崔占全.金属学与热处理［M］.北京：北京大学出版社，2010.