在碳素鋼高中壓閥門(mén)制造中,選用馬氏體不銹耐熱鋼20Cr13作閥桿非常普遍。20Cr13閥桿一般熱處理工藝為調(diào)質(zhì):920～980℃淬火 600～750℃高溫回火,熱處理時(shí)間長(zhǎng),能耗大。經(jīng)長(zhǎng)期探索與實(shí)踐,我公司采用高溫回火代替調(diào)質(zhì),所得閥桿各項(xiàng)力學(xué)性能均達(dá)到與調(diào)質(zhì)相同的要求,節(jié)省了大量能源,同時(shí)也提高了生產(chǎn)效率,降低了閥桿的成本。

1、20Cr13耐熱不銹鋼的化學(xué)成分和機(jī)械性能(GB/T1220-2007)

C%Si%Mn%P%S%Cr%0.16-0.25≤1.00≤1.00≤0.04≤0.0312.00-14.00σb
N/mmσs
N/mmδ
A%ψ
Z%Aku2
JHBW≥640≥440≥20≥50≥63192-2232、20Cr13閥桿原調(diào)質(zhì)工藝曲線(xiàn)：


3、20Cr13閥桿現(xiàn)高溫回火工藝曲線(xiàn)：



一般季節(jié)為油冷，夏季為風(fēng)冷。

4、熱處理設(shè)備：采用高溫臺(tái)車(chē)式電阻爐或井式電阻爐。

5、加熱溫度與時(shí)間：加熱溫度一般取720-740℃(根據(jù)含碳量)，保溫時(shí)間按3-4分鐘/毫米，閥桿直徑或工件厚度大的取下限，反之取上限。

6、操作步驟：電阻爐空爐升溫到720℃-740℃，將閥桿或工件進(jìn)爐，到溫后按閥桿直徑或工藝厚度保足時(shí)間，出爐油冷。

7、高溫回火后20Cr13鋼的機(jī)械性能及金相組織如下表：

σb
N/mmσs
N/mmδ
A%ψ
Z%Aku2
JHBW金相組織658467225365200-225回火索氏體可見(jiàn)，上述各項(xiàng)指標(biāo)均符合GB/T1220-2007《不銹鋼棒》國(guó)際要求，晶粒度評(píng)定為5級(jí)，可以正常使用。

8、高溫回火工藝的不足：20Cr13閥桿由于已經(jīng)1100℃高溫鍛打，高溫下合金元素已經(jīng)擴(kuò)散溶解，鉻的碳化物基本溶于奧氏體，故一般情況下(只要 鍛造溫度不過(guò)熱)高溫回火均可替代調(diào)質(zhì)處理。但需要指出的是，由于鍛件未經(jīng)淬火處理(馬氏體化)，會(huì)存在部分殘留奧氏體組織，高溫回火后的組織晶粒度不及 調(diào)質(zhì)處理細(xì)，沖擊性能指標(biāo)不及調(diào)質(zhì)處理高和穩(wěn)定。所以，在選用高溫回火替代調(diào)質(zhì)處理時(shí)應(yīng)予注意。

9、關(guān)注點(diǎn)：由于20Cr13閥桿傳統(tǒng)工藝路線(xiàn)一般是先經(jīng)過(guò)自由鍛打，然后進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。但現(xiàn)在不進(jìn)行淬火而改為直接高溫回火，因此，應(yīng)注意管控20Cr13鋼的鍛造溫度，切勿使其過(guò)熱造成鍛件晶粒粗大而導(dǎo)致材料的塑性指標(biāo)尤其是沖擊性能指標(biāo)下降。

這是因?yàn)?0Cr13的相變線(xiàn)AC1溫度為820℃，節(jié)能型高溫回火溫度較高才740℃，無(wú)法改變由過(guò)熱引起的晶粒粗大，這點(diǎn)要尤為關(guān)注。刺猬，冷卻方式也應(yīng)重視，有資料顯示，在強(qiáng)度和硬度相同情況下，油冷比空冷有更佳的塑性和韌性。

結(jié)語(yǔ)：20Cr13這一馬氏體耐熱不銹鋼由于其優(yōu)良的機(jī)械性能，在通用機(jī)械行業(yè)得到廣泛運(yùn)用，是一種量大面廣的金屬材料。材料的熱處理工藝傳統(tǒng)上一直 是淬火 高溫回火，耗能又耗時(shí)。如果都能采用高溫回火一次性解決，將可節(jié)約50%左右的熱處理費(fèi)用，節(jié)能減排，于己于國(guó)都是有利的。

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