一种低温9Ni钢两相区淬火的热处理方法技术

本发明专利技术公开了一种低温9Ni钢两相区淬火的热处理方法，具体包括以下步骤：S1、首先将9Ni钢块体加工成4块70mm×80mm×14mm的钢板；S2、对钢板进行热处理：S3、将试样切成尺寸为14mm×14mm×3mm的金相试样，然后用冷镶嵌将金相试样镶成直径为32mm的圆柱形块体；S4、将试样进行表面处理；S5、将表面处理后的试样在扫描电镜上观察微观结构的相组成；S6、用XRD对马氏体(200)、(211)和奥氏体(200)、(220)、(311)进行扫描，算出回转奥氏体的含量；S7、将热处理后的工件按国标加工成冲击试样和拉伸试样；本发明专利技术通过探索两相区的淬火温度，可以得到在两相区温度为640℃保温30min的情况下，所得到的微观组织细小均匀，强度和低温韧性达到最佳的配比。

【技术实现步骤摘要】
一种低温9Ni钢两相区淬火的热处理方法
本专利技术涉及热处理工艺
，具体是一种低温9Ni钢两相区淬火的热处理方法。
技术介绍
随着世界能源消费不断在增长，人们对天然气的使用越来越感兴趣，尤其是天然气作为一种清洁且高热量的能源。液化天然气(LNG)主要由甲烷和少量的乙烷、丙烷、氮气等次要组分组成，是一种清洁能源，因其丰富、多用途和清洁燃烧的特性而被广泛用作家用和工业燃料。但是，世界上储藏较大的天然气的地理位置一般都远离主要消费地区，所以，我们就需要大规模的储存和长距离的输送。由于物理原因，液化天然气通常温度为-162℃，由于温度较低，危险性比较高，对储存液化天然气的材料要求是非常的苛刻。这种材料需要保持较好的韧性和抗断裂能力，同时在室温下也要保持较高的安全性。使用的材料也应该具有较高的强度，以便减少建设容器壁所用的成本。9Ni钢是20世纪40年代由美国首先开发出的Ni含量为9％的钢种，使用温度最低可达-196℃，是国际上建造液化天然气广泛使用的钢种。在低温的条件下，不仅能满足很高的强度要求，并且具有良好的韧性和抗断裂能力。近年来，对9Ni钢的性能的研究比较多，其中包括强度、韧性、拉伸、压缩等性能。经过热处理后的9Ni钢具有更好的性能。因此，选择合适的热处理方式对9Ni钢的性能尤为重要。现有的技术是将9Ni钢有两种：一种是先经过淬火+回火；另一种是淬火+两相区淬火+回火。已有研究证明第一种方式的热处理后材料的性能不如第二种。关于第二种热处理方式已有很多研究者进行研究，包括淬火温度的选取、两相区淬火温度的选取、两相区保温时间的选取及回火温度的选取。9Ni钢的稳定性很大方面取决于回转奥氏体的含量，回火温度、回火保温时间、两相区淬火等对回转奥氏体的含量有一定的影响。现有的两种都有不足之处，前者的热处理方式较为简单，仅仅有淬火和回火，所得到的强度和低温韧性较低，后者的热处理方式所得到的材料性能较佳，但是研究人员一直对该方面的研究较浅，淬火和回火温度的改变对材料的性能影响不大，没有达到最佳的性能。而且对于不同成分的9Ni钢所选取的最佳热处理工艺参数稍有差异。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种低温9Ni钢两相区淬火的热处理方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种低温9Ni钢两相区淬火的热处理方法，具体包括以下步骤：S1、首先将9Ni钢块体加工成4块70mm×80mm×14mm的钢板；S2、对钢板进行热处理：热处理规程为：S2.1、将四块钢板加热到800℃保温1h，水冷；S2.2、分别将淬火后的试样加热到610℃-700℃保温30min，水冷；S2.3、将以上四个试样加热到570℃保温1h回火，空冷。S3、将试样切成尺寸为14mm×14mm×3mm的金相试样，然后用冷镶嵌将金相试样镶成直径为32mm的圆柱形块体；S4、将试样进行表面处理；S5、将表面处理后的试样在扫描电镜上观察微观结构的相组成；S6、用XRD对马氏体(200)、(211)和奥氏体(200)、(220)、(311)进行扫描，算出回转奥氏体的含量；S7、将热处理后的工件按国标加工成冲击试样和拉伸试样，将冲击试样在液氮中浸泡，拿出后在用冲击试验机完成冲击试验并采集数据，用万能疲劳试验机将加工好的拉伸试样进行拉伸，所采用的速率为0.01s-1。进一步的，所述S2.2中具体为将淬火后的试样分别加热到610℃、640℃、670℃、700℃保温30min，水冷。进一步的，所述步骤S1要进行的热处理试样要保证尺寸大小一样。进一步的，所述步骤S4中表面处理的具体步骤为分别用250、400、1000、1500号的砂纸磨至样品表面的划痕基本等间隔同方向分布在样品表面，在机械抛光机上使用2.5号水溶性研磨膏将样品表面抛亮至没有划痕，然后使用7％的硝酸酒精溶液腐蚀样品至表面哑光色。进一步的，所述步骤S7中，拉伸试样和冲击试样均按国标加工，做低温冲击试验时，保证试样在液氮中浸泡10min以上，拿出后在5s内完成试验。进一步的，本专利技术所用的制备、表征和测量仪器：中速走丝线切割机床；热处理电阻炉；研磨抛光机；扫描电子显微镜；X射线衍射仪；冲击试验机；疲劳试验机。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术通过对9Ni钢QLT三级热处理工艺中具有关键因素的L阶段进行探索，通过不同的工艺参数，来对比它们之间的晶粒度的大小及分布情况，回转奥氏体的含量及分布情况，以及拉伸性能和低温冲击韧性，以此得到性能最佳的工艺参数。通过探索两相区的淬火温度，可以得到在两相区温度为640℃保温30min的情况下，所得到的微观组织细小均匀，强度和低温韧性达到最佳的配比。附图说明图1为一种低温9Ni钢两相区淬火的热处理方法的热处理的工艺流程图。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。请参阅图1，本专利技术的主要工艺在于：第一次淬火选用在Ac3温度保温1h，然后迅速进行水淬处理；第二次是选用在Ac1和Ac3温度之间并采用不同温度参数的两相区淬火，保温30min，然后迅速进行水淬处理；第三次是选用在Ac1以下的温度保温1h，然后空冷处理。一种低温9Ni钢两相区淬火的热处理方法，具体包括以下步骤：S1、首先将9Ni钢块体加工成4块70mm×80mm×14mm的钢板；S2、热处理规程为：S2.1、将四块钢板加热到800℃保温1h，水冷；S2.2、分别将淬火后的试样加热到640℃保温30min，水冷；S2.3、将以上四个试样加热到570℃保温1h回火，空冷。S3、将试样切成尺寸为14mm×14mm×3mm的金相试样，然后用冷镶嵌将金相试样镶成直径为32mm的圆柱形块体；S4、将试样表面分别用250、400、1000、1500号的砂纸磨至样品表面的划痕基本等间隔同方向分布在样品表面，在机械抛光机上使用2.5号水溶性研磨膏将样品表面抛亮至没有划痕，然后使用7％的硝酸酒精溶液腐蚀样品至表面哑光色；S5、将腐蚀后的试样在扫描电镜上观察微观结构的相组成；S6、用XRD对马氏体(200)、(211)和奥氏体(200)、(220)、(311)进行扫描，算出回转奥氏体的含量。S7、将热处理后的工件按国标加工成冲击试样和拉伸试样，将冲击试样在液氮中浸泡10min以上，拿出后在5s内用冲击试验机完成冲击试验并采集数据，用万能疲劳试验机将加工好的拉伸试样进行拉伸，所采用的速率为0.01s-1。最终采用本专利技术所达到的9Ni钢的各方面指标：本专利技术所用的制备、表征和测量仪器：中速走丝线切割机床；热处理电阻炉；研磨抛光机；扫描电子显微镜；X射线衍射仪；冲击试验机；疲劳试验机；本专利技术通过QLT的热处本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低温9Ni钢两相区淬火的热处理方法，其特征在于，具体包括以下步骤：/nS1、首先将9Ni钢块体加工成4块70mm×80mm×14mm的钢板；/nS2、对钢板进行热处理：热处理规程为：/nS2.1、将四块钢板加热到800℃保温1h，水冷；/nS2.2、分别将淬火后的试样加热到610℃-700℃保温30min，水冷；/nS2.3、将以上四个试样加热到570℃保温1h回火，空冷。/nS3、将试样切成尺寸为14mm×14mm×3mm的金相试样，然后用冷镶嵌将金相试样镶成直径为32mm的圆柱形块体；/nS4、将试样进行表面处理；/nS5、将表面处理后的试样在扫描电镜上观察微观结构的相组成；/nS6、用XRD对马氏体(200)、(211)和奥氏体(200)、(220)、(311)进行扫描，算出回转奥氏体的含量；/nS7、将热处理后的工件按国标加工成冲击试样和拉伸试样，将冲击试样在液氮中浸泡，拿出后在用冲击试验机完成冲击试验并采集数据，用万能疲劳试验机将加工好的拉伸试样进行拉伸，所采用的速率为0.01s

【技术特征摘要】
1.一种低温9Ni钢两相区淬火的热处理方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
S1、首先将9Ni钢块体加工成4块70mm×80mm×14mm的钢板；
S2、对钢板进行热处理：热处理规程为：
S2.1、将四块钢板加热到800℃保温1h，水冷；
S2.2、分别将淬火后的试样加热到610℃-700℃保温30min，水冷；
S2.3、将以上四个试样加热到570℃保温1h回火，空冷。
S3、将试样切成尺寸为14mm×14mm×3mm的金相试样，然后用冷镶嵌将金相试样镶成直径为32mm的圆柱形块体；
S4、将试样进行表面处理；
S5、将表面处理后的试样在扫描电镜上观察微观结构的相组成；
S6、用XRD对马氏体(200)、(211)和奥氏体(200)、(220)、(311)进行扫描，算出回转奥氏体的含量；
S7、将热处理后的工件按国标加工成冲击试样和拉伸试样，将冲击试样在液氮中浸泡，拿出后在用冲击试验机完成冲击试验并采集数据，用万能疲劳试验机将加工好的拉伸试样进行拉伸，所采用的速率为0.01s-1。


2.根据权利要求1所述的一种低温9Ni钢两相区淬火的热处理方法，其特征在于，所述步骤S2.2中具体为将淬火后的试样分别加热到610℃、6...

【专利技术属性】
技术研发人员：李荣斌，陈永强，张如林，冉准，于大一，
申请(专利权)人：上海电机学院，
类型：发明
国别省市：上海;31