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1.2.5承壓類特種設(shè)備的常用熱處理工藝

拓展知識

具體溫度取決于鋼材的成分和淬火介質(zhì)等因素，不同的鋼材有不同的Ac3和Ac1溫度。一般來說，碳鋼的Ac3溫度在723-770℃，Ac1溫度在723℃左右。下面列出一些常見鋼材的Ac3和Ac1溫度范圍供參考：1. Q235鋼：Ac3溫度約為750℃，Ac1溫度約為730℃。2. 45#鋼：Ac3溫度約為820℃，Ac1溫度約為750℃。3. 20CrMo鋼：Ac3溫度約為850℃，Ac1溫度約為740℃。4. 40Cr鋼：Ac3溫度約為850℃，Ac1溫度約為740℃。

1.退火

將鋼件加熱到適當(dāng)溫度，保溫一定時間后緩慢冷卻，獲得接近平衡組織狀態(tài)的熱處理工藝，為退火。

鋼的成分和目的不同，退火可分為安全退火、不完全退火、消除應(yīng)力退火，等溫退火，球化退火等。

完全退火又稱重結(jié)晶退火，其方法將工件加熱到A_c3以上的30~50℃。保溫后爐內(nèi)緩慢冷卻。其目的在于均勻組織，消除應(yīng)力，減低硬度，改善工藝性能。主要用于各種亞共析成分的碳鋼合金的鑄、鍛、有時也用于鋼結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)接近于Fe-Fe3C,相圖的平衡組織（對于亞共析鋼是鐵素體+珠光體).

不完全退火是將工件加熱到A_c1上30-50℃，保溫后緩冷的方法，其目的降低硬度，改善切削性能，消除內(nèi)應(yīng)力。應(yīng)用于低合金鋼，中、高碳鋼的鍛件和軋制件。

1.消除應(yīng)力退火

對各類承壓類特種設(shè)備來說，消除應(yīng)力退火特備重要。

承壓類特種設(shè)備的消除應(yīng)力退火主要指焊后熱處理（PWHT),也有焊接過程中間和冷變形加工后為減少內(nèi)應(yīng)力及退火處理而進(jìn)行的消除應(yīng)力處理的。消除應(yīng)力的加熱溫度根據(jù)材料不同而不同，一般加熱到A_c1以上100~200℃，對碳鋼和低合金鋼大致在500~650℃，保溫然后冷卻。消除應(yīng)力的主要目的消除焊接、冷變形加工、鑄造、鍛造等加工方法所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。同時還能使其焊縫內(nèi)部氫較完全消散，提高焊縫的抗裂性和韌性，因此具有改善焊縫以及熱影響區(qū)的組織，穩(wěn)定結(jié)構(gòu)形狀也有作用。

消除應(yīng)力處理加熱方法很多，可分為局部加熱和整體加熱兩種。后者效果好于前者。

2.正火

正火是將工件加熱到Ac3或Acm以上30~50℃，保持一定時間在空氣冷卻的熱處理工藝。正火的目的于退火基本相同，主要是細(xì)化晶粒、均勻組織，降低內(nèi)應(yīng)力。正火于退火的不同之處在于前者冷卻速度過快，過冷度較大，使組織中珠光體增多，且珠光體片層厚度極小。鋼正火后的強(qiáng)度、硬度、韌性都較退火為高。許多承壓類設(shè)備的鋼材都是以正火狀態(tài)供應(yīng)。

超聲檢測一下晶體粗大時，會出現(xiàn)嚴(yán)重的衰減，或出現(xiàn)大量的回波，可以通過正火改善。

3.淬火

淬火是將鋼加熱到臨界溫度以上（一般情況是：亞共析鋼A_c3以上30~50℃；過共析鋼為A_c1的30-50℃）經(jīng)過保溫快冷，使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的過程。材料通過淬火得到馬氏體組織，可以提高其硬度和強(qiáng)度。這對于軸承、模具之類的工件是有益的，但馬氏體硬而脆，韌性很差，內(nèi)應(yīng)力很大，很容易產(chǎn)生裂紋，承壓類特種設(shè)備材料和焊縫的組織中一般不希望出現(xiàn)馬氏體。

4.回火

回火是經(jīng)歷淬火的鋼解熱加熱到A_c1以下的適當(dāng)溫度，保持一定時間，然后符合要求的方法冷卻（通?？绽洌┮垣@得所需的組織和性能的熱處理工藝。回火的主要目的是降低材料的內(nèi)應(yīng)力，提高韌性。通過調(diào)整回火溫度，可獲得不同硬度，強(qiáng)度和韌性，以滿足所要求的力學(xué)性能。此外回火可以穩(wěn)定零件尺寸，改善加工性能。

淬火可分低?中?高三種。

淬火后在150~250℃范圍內(nèi)的回火稱為低溫回火?；鼗鸷蟮慕M織為回馬氏體，主要用于各種高碳鋼制成的工具、滾珠軸承等。

淬火后在350~500℃范圍內(nèi)稱為中溫回火，回火后的組織為回火屈氏體，主要用于模具、彈簧等。

淬火后在500~650℃范圍稱為高溫回火，回火后組織稱為回火索氏體，其性能特點(diǎn)：具有一定強(qiáng)度，同時具有較高的塑性和沖擊韌性，既有良好的綜合機(jī)械性能。淬火加溫回火的熱處理有稱為調(diào)質(zhì)，許多零件如齒輪，曲軸等均調(diào)質(zhì)處理，一些承壓類特種設(shè)備的低合金高強(qiáng)度鋼板也需要采用調(diào)質(zhì)處理。

5.奧氏體不銹鋼的固溶處理和穩(wěn)定化處理

把鉻鎳奧氏體不銹鋼加熱到1050~1100℃（在此溫度下，碳在奧氏體中固溶）保溫一定時間（大約25mm不度于一小時）然后快速冷卻至427℃以下（要求從925℃至538℃冷卻時間小于三分鐘）以獲得均勻奧氏體組織。這種方法稱為固溶處理的鉻鎳奧氏體不銹鋼，其強(qiáng)度和硬度較低而韌性好，具有很高的耐腐蝕性和良好的高溫性能。

對于含有鈦或鈮的鉻鎳奧氏體不銹鋼，為了防止晶體間腐蝕，必須使鋼種的碳全部固定在碳化鈦或碳化鈮種，以此為目的的熱處理稱為穩(wěn)定化處理，穩(wěn)定化處理的工藝條件是，將工件加熱到850~900℃，保溫足夠長的時間，快速冷卻。

承壓類設(shè)備常用材料

承壓類設(shè)備都是在承壓狀態(tài)下運(yùn)行，材料要承受較大的工作應(yīng)力，有些還需要承受高溫或腐蝕介質(zhì)的作用，工作條件更為惡劣，如果在使用過程中發(fā)生破壞性事故，將會造成嚴(yán)重?fù)p失，因此對制作承壓類特種設(shè)備的材料肯定具有一定要求。這些包括:

1.保證安全性和經(jīng)濟(jì)性，所有材料應(yīng)有足夠的強(qiáng)度，即較高的屈服極限和強(qiáng)度極限。

2.為保證在承受外加載荷不發(fā)生脆性破壞，所用材料應(yīng)具有良好的韌性。根據(jù)不同的使用狀態(tài)，材料的韌性指標(biāo)包括常溫韌性，低溫沖擊韌性以及時效沖擊韌性等。

3.所用材料應(yīng)有良好的加工工藝性能，包括冷熱加工成型性能和焊接性能

4.所用材料應(yīng)有良好的低倍組織和表面質(zhì)量，分層、疏松、非金屬夾雜物、氣孔等缺陷應(yīng)盡可能少，不允許有裂紋和白點(diǎn)。

5、用以制造高溫受元件的材料應(yīng)具有良好的高溫特性，包括足夠的強(qiáng)度，持久強(qiáng)度和持久塑性，良好的高溫組織穩(wěn)定性和高溫抗氧化性。

6.與腐蝕介質(zhì)接觸的材料應(yīng)具有優(yōu)良的抗腐蝕性能。

低碳鋼，低合金鋼，奧氏體不銹鋼是制做承壓類特種沒備常用的金屬材料。根據(jù)需要也有采用其他材料制做承壓類特種設(shè)備的，例如鑄鋼、鑄鐵、、及鋁合金、及金、鎮(zhèn)及錦合金、鐵素體不銹鋼、鐵隸體一奧氏體雙相不銹鋼等。此外，承壓類特種設(shè)備鍛件和螺栓也有采用中碳鋼的。本節(jié)主要介紹鋼的分類，牌號以及低碳鋼。

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