[发明专利]一种低温镍钢的热处理淬火深冷处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种低温镍钢的淬火深冷处理方法,属低温合金结构钢热处理方法及应用的技术领域。

背景技术

在机械设备中使用着大量的钢材，在设计温度≤-20℃时使用的钢材统称为低温钢，例如在液化石油气、液氮、液氧使用的容器、输送管道使用的钢为低温钢，在寒冷地区服役的设备、冷藏储存制冷设备使用的钢也是低温钢，低温钢的特性是在低温状态下不变形，仍能保持钢的力学性能，低温钢是为了适应石油化工、冷冻设备的需要而发展起来的专用钢。

低温钢大都为镍钢，钢中镍的含量在3.5-9%之间，镍钢的使用温度可达到-196℃，在此温度下镍钢的化学物理性能、力学性能仍能保持不变，故镍钢是一种优良的低温钢。

镍含量为9%的低温钢称为9Ni低温钢，具有良好的低温韧性，常用来制造液化天然气储罐等，随着石油天然气工业的发展，9Ni低温钢的使用率得到了大幅度的增加，但9Ni低温钢的热处理工艺已成滞后状态，按目前常规的热处理方法，很难达到9Ni钢力学性能的要求，尤其是强度和韧性较低，极大的影响了低温钢在低温使用的安全性。

发明内容

发明目的

本发明的目的是针对镍低温钢的要求和强韧性的不足，对镍低温钢进行淬

火+深冷处理的方法进行处理，以提高镍低温钢的强度和韧性，并保持在使用中的稳定。

技术方案

本发明使用的化学物质材料为：9Ni低温钢、液氮、冷却水，其准备用量如下：以毫米、毫升为计量单位

9Ni低温钢：9Ni                            500mm×500mm×10mm

液氮：N₂                                                                      500000mL±100mL

冷却水：H₂O                                500000mL±100mL

热处理淬火、深冷处理方法如下：

（1）淬火

9Ni低温钢的淬火加热是在常化淬火炉中进行的，是在水冷过程中完成的；

①   开启常化淬火炉并加热，加热至温度820-840℃；

②将9Ni低温钢板垂直置于常化淬火炉中，并密闭，恒温保温40min；

③将冷却水500000mL±100mL加入水槽内，将淬火后的钢板快速放入水槽内，并淹没整个钢板，进行急冷，急冷时间30min；

（2）高温回火

高温回火是在回火炉中进行的，是在加热冷却过程中完成的；

①开启回火炉并加热，加热至温度540-560℃；

②将冷却后的钢板放入回火炉中，进行高温回火，回火时间50min；

③将高温回火后的钢板取出置于空气中，使其自然冷却至25℃；

（3）液氮预冷处理

液氮的预冷处理是在液氮槽中进行的，是在液氮槽内快速提拉过程中完成的；

①   将液氮500000mL置于液氮槽中，并恒定温度-196℃；

②将钢板置于提桶中，然后将装有钢板的提桶置于液氮中，并快速提拉，时间20min，即完成了预冷；

（4）液氮深冷处理

①将预冷处理后的钢板缓慢垂直吊装放入液氮槽中，液氮淹没整个钢板，并产生气泡，进行深冷处理，并恒定温度-196℃；

②液氮深冷处理时间30-40min；

③回温，液氮深冷处理后，将钢板捞出，置于回温架上，回温时间20-30min，回温后钢板恢复到25℃；

④深冷处理重复进行四次；

（5）低温回火，消除内应力

低温回火是在回火炉中进行的，是在加热冷却过程中完成的；

①开启回火炉并加热，加热温度100℃； 

②将钢板置于回火炉中，并密闭，保温时间60min；

③回火后，关闭加热器，使钢板随炉自然冷却至25℃；

④回火后取出钢板，即为淬火、深冷处理的低温镍钢板；

（6）检测、分析、表征

对淬火、深冷处理的低温镍钢板进行检测、分析、表征；

用洛氏硬度计进行硬度测试；

用冲击试验机进行韧性试验；

用拉伸试验机进行强度试验；