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大型風電法蘭鍛件強韌化熱處理
風電法蘭的原材料為可焊接細晶粒結(jié)構(gòu)鋼S355NL或低合金高強度鋼Q345E,因此鋼種的碳含量低,Mn是主要的強化元素,還加入了部分細化晶粒元素,CEV≦0.43,焊接性能優(yōu)良,鍛后通過適當熱處理后,此鋼可以獲得優(yōu)良的綜合力學性能,因此該鋼成為制造風電法蘭的主要原材料。
風電法蘭的制作工藝流程:原材料復驗→下料→加熱→鍛造開坯→加熱→軋環(huán)→熱處理→粗加工→探傷→精加工→鉆孔→終檢。鍛造溫度在1230~800℃之間,鍛造比一般控制在6~10之間。
采用的熱處理方式為常規(guī)正火,或正火+高溫回火,回火沒有組織轉(zhuǎn)變的過程,主要目的是為了消除應力、穩(wěn)定組織,因此決定鍛件力學性能的是正火熱處理過程。正火(或正回火)后的組織狀態(tài)為鐵素體+珠光體組織。
由于風電法蘭都具有截面尺寸大的結(jié)構(gòu)特點,所以按圖1所示空冷的冷卻速度較慢。按常規(guī)工藝生產(chǎn)的鍛件正火冷卻后獲得鐵素體組織含量高,鍛件的強度偏低,大多數(shù)鍛件的強度都偏技術要求的下限值。為了滿足大型風電法蘭的使用性能要求,讓鍛件性能具有優(yōu)良的強韌性匹配,我們創(chuàng)新研制了強韌化熱處理實用技術
大型風電法蘭強韌化熱處理實用技術的顯著特點是:
在加熱過程中采用分段加熱的方式進行,650℃以下慢速加熱,以避免鍛件表面與心部溫差大造成的溫差應力,650℃以上采用全功率快速加熱的方式,以便使鍛件快速通過相變溫度,提高鍛件過熱度,增加了奧氏體形核率,而從達到細化晶粒的效果;冷卻時采用了吹風、噴霧等強制控冷技術,加快鍛件冷卻速度,強制冷卻至表面溫度300℃以后,空冷至室溫。采用強制冷卻的方式進行冷卻,抑制了先共析相——鐵素體的析出,鐵素體的含量相對較低,珠光體的含量相對較高。由于珠光體硬度比鐵素體要高,因此鍛件的強度和韌性得到了提高。
應用此種技術熱處理后的鍛件內(nèi)部晶粒度可達到8級以上,晶粒越細,晶界越多,雜質(zhì)在晶界處偏聚濃度相對較低,這也是提高鍛件強度、低溫韌性和降低鋼的冷脆轉(zhuǎn)變溫度的一大措施。
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