ZG25Cr2Mo1V高强度离心铸造钢卷筒热处理工艺研究

张大明　刘焕龙　张伟　李艳雷　孙玉强

(1.新兴铸管股份有限公司；　2.安阳钢铁集团有限责任公司)

ZG25Cr2Mo1V高强度离心铸造钢卷筒热处理工艺研究

张大明1刘焕龙1张伟1李艳雷1孙玉强2

(1.新兴铸管股份有限公司；2.安阳钢铁集团有限责任公司)

摘要通过对热处理工艺的摸索，改进热处理工艺的方法和工艺参数，研究了热处理工艺方法和热处理工艺参数对ZG25Cr2Mo1V高强度离心铸造钢卷筒性能的影响。对热处理后的样块取样检测其机械性能和微观组织，并进行了工业性的验证试验，结果表明，ZG25Cr2Mo1V离心铸造钢卷筒通过调整热处理工艺方法和参数，其性能可以得到有效提高，完全能够满足用户在常温和高温环境下的使用要求。

关键词ZG25Cr2Mo1V离心铸造热处理高温性能

RESEARCH ON HEAT TREATMENT PROCESS OF ZG25Cr2Mo1V HIGH STRENGTH

CENTRIFUGAL CAST STEEL DRUM

Zhang Daming1Liu Huanlong1Zhang Wei1Li Yanlei1Sun Yuqiang2

(1.Xinxing-Pipes Limited by Share Ltd; 2.Anyang Iron and Steel Group Co. ，Ltd)

ABSTRACTIn this paper, the influence of heat treatment process and heat treatment on the properties of ZG25Cr2Mo1V high strength centrifugal cast steel was studied by means of heat treatment and heat treatment. The mechanical properties and microstructure of the samples were tested by thermal treatment. The results showed that the performance of ZG25Cr2Mo1V centrifugal cast steel drum can be effectively improved by adjusting heat treatment process and parameters.

KEY WORDSZG25Cr2Mo1Vcentrifugal castingheat treatmenthigh temperatureperformance

0前言

目前，铝箔行业生产各种型号的铝板需要使用大量钢制卷筒，卷筒在使用过程中起到铝板卷制作用，并在后期热处理、运输、存放、使用过程中起到支撑和保护作用。尤其是承重较重且热处理温度较高条件下使用时对卷筒的性能要求更加苛刻，如需固溶热处理的板材，热处理时温度高达540 ℃[1]，卷筒承重可达到10 t。这就需要卷筒不仅在常温下具有很高的强度，同时还要满足在高温时具有高强度。目前国内标准中高强度高温条件下使用的卷筒性能指标还远未达到国外行业的要求，本热处理工艺研究目的在于找出合适的热处理方法和工艺参数，使同材质ZG25Cr2Mo1V钢卷筒的性能指标得到改善，满足用户要求。

1试验材料与方法

1.1试验材料

本次热处理工艺研究选用的材质为ZG25Cr2Mo1V，制造方法为采用离心铸造技术生产的钢卷筒，进行热处理工艺研究。从卷筒上切取试验用样块，其尺寸规格为：230 mm×330 mm×53 mm。

ZG25Cr2Mo1V成分见表1。

表1　ZG25Cr2Mo1V成分

1.2热处理工艺

用快速升温马弗炉对试验用ZG25Cr2Mo1V样块加热到930 ℃～950 ℃，保温3 h，随后空冷；用快速升温马弗炉对正火后的样块进行回火处理，回火温度690 ℃～710 ℃，保温6 h随后空冷。用快速升温马弗炉对试验用ZG25Cr2Mo1V用样块加热到930 ℃～950 ℃，保温3 h，随后淬油；用快速升温马弗炉对淬火后的样块进行回火处理，回火温度590 ℃～610 ℃，保温6 h随后空冷。

1.3组织、性能测试

热处理后，沿样块厚度方向制取金相和硬度试样，用于显微组织观察和硬度检验。采用大型金相显微镜观察显微组织，用HB-3000B-1型布氏硬度计测定上述试样的硬度。在样块的外壁加工(按卷筒的纵向)纵向标准拉伸试样(室温和高温拉伸试样)，参照GB/T 228.1-2010《金属材料 拉伸试验 第1部分 室温试验方法》和GB/T 4338-2006《金属材料 高温拉伸试验方法》，在微机控制电子万能材料试验机上进行拉伸试验。

2试验结果与分析

2.1ZG25Cr2Mo1V性能要求

国家标准对ZG25Cr2Mo1V性能要求见表2。

表2　国家标准ZG25Cr2Mo1V性能

某国外采购卷筒对ZG25Cr2Mo1V性能要求见表3。

表3　某国外采购卷筒ZG25Cr2Mo1V性能

由表3可知，按照国家标准难以达到要求国外客户要求，因此需要进一步的优化热处理工艺，以提高其高温性能。

2.2热处理工艺与性能

由于ZG25Cr2Mo1V钢卷筒为离心浇注成型的坯料，且壁厚较厚(50 mm以上)，坯料为铸态组织，细小的等轴晶主要集中在钢卷筒的外表面，约1 mm～2 mm左右，铸态组织主要由粗大的柱状晶构成，枝晶间缺陷较多，凝固过程中存在较大的应力，直接淬油会造成开裂，因此，在淬油前需要正火和高温回火处理，主要是为了细化晶粒、均匀组织、去除铸造应力。其工艺力学性能结果如表4。

表4　ZG25Cr2Mo1V钢的力学性能

由表4可知，经过热处理后的ZG25Cr2Mo1V力学性能完全可以满足国外客户的要求。

2.3热处理后的显微组织

经过热处理后的ZG25Cr2Mo1V显微组织如图1所示。

(a) 靠近外壁 100× (b) 靠近外壁 400×

(c) 靠近中部 100× (d) 靠近中部 400×

(e) 靠近内壁 100× (f) 靠近内壁 400×

图1ZG25Cr2Mo1V显微组织

从图1可以看出，ZG25Cr2Mo1V经过热处理后得到了均匀细小的晶粒组织，说明采用该热处理工艺可以明显优化材质的微观组织，改善材质的工艺力学性能。

2.4工业试验

经过试验室热处理试验，离心铸造ZG25Cr2Mo1V钢卷筒的力学性能可以满足国外用户的要求，为增加工业化生产的可操作性，在新兴铸管股份有限公司钢管车间进行了验证性工业试验。浇注规格为外径680 mm、厚度60 mm、材质为ZG25Cr2Mo1V的钢套筒1支，按照上述试验所得的热处理工艺进行热处理，并按照相关标准取样检验。验证性工业试验结果分别见表5、表6。

表5　工业试验成分分析

表6　工业试验力学性能分析

由表6可知，经过验证性工业试验，ZG25Cr2Mo1V钢的力学性能可以满足国外用户的要求，即经过试验室和工业化验证，经过该热处理工艺的ZG25Cr2Mo1V钢的力学性能完全可以满足用户使用要求。

3结论

(1)通过调整热处理工艺和参数可以使ZG25Cr2Mo1V的常温、400 ℃和600 ℃下的机械性能能够满足国外客户要求。

(2)通过调整热处理工艺和参数可以有效细化ZG25Cr2Mo1V的微观组织，得到均匀细小的晶粒组织，明显改善工艺力学性能。

(3)通过调整热处理工艺和参数可以使ZG25Cr2Mo1V的常温布什硬度值可达到320 HB以上。

4参考文献

[1]安继儒，刘耀恒.热处理工艺规范数据手册[M].北京：化学工业出版社，2008：58，209.

[2]曾正明.实用钢铁材料手册[M].北京：机械工业出版社，2007:377.

收稿日期：联系人:张大明,工程师,河北.邯郸(056300)，新兴铸管股份有限公司采购部；2015—8—16