大型鍛鋼件的鍛后熱處理2019-06-04發(fā)布2020-01-01實施中國國家標準化管理委員會IGB/T37558—2019 Ⅲ 12規(guī)范性引用文件 3術語和定義 4待處理鍛鋼件 25鍛后熱處理設備 26鍛后熱處理工藝 37鍛后熱處理質量與檢驗 5 69安全、衛(wèi)生要求 10能源消耗要求 611產(chǎn)品質量報告單 附錄A(資料性附錄)各鋼種正火(或退火)及高溫回火溫度 8附錄B(資料性附錄)鍛后預防白點退火工藝 13附錄C(資料性附錄)去氫退火工藝的氫擴散計算方法 14附錄D(資料性附錄)鍛鋼件有效厚度計算方法 18附錄E(資料性附錄)鍛后晶粒細化正火工藝 20Ⅲ本標準按照GB/T1.1—2009給出的規(guī)則起草。請注意本文件的某些內容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構不承擔識別這些專利的責任。本標準由全國熱處理標準化技術委員會(SAC/TC75)提出并歸口。陽中重鑄鍛有限責任公司、西安福萊特熱處理有限公司、江蘇豐東熱處理及表面改性工程技術研究有限1大型鍛鋼件的鍛后熱處理本標準規(guī)定了大型鍛鋼件鍛后進行熱處理的技術要求與方法，包括對待處理鍛鋼件、鍛后熱處理設備、鍛后熱處理工藝、鍛后熱處理質量與檢驗、校形、安全、衛(wèi)生、能源消耗和產(chǎn)品質量報告單等要求。本標準適用于能源、冶金、運輸?shù)刃袠I(yè)重型裝備用大型鍛鋼件的鍛后直接進行的預備熱處理，如預防白點退火、晶粒細化處理及去應力退火等。2規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T231.1金屬材料布氏硬度試驗第1部分：試驗方法GB/T6394金屬平均晶粒度測定方法GB/T7232金屬熱處理工藝術語GB/T9452熱處理爐有效加熱區(qū)測定方法GB/T13298金屬顯微組織檢驗方法GB/T13324熱處理設備術語GB15735金屬熱處理生產(chǎn)過程安全、衛(wèi)生要求GB/T17358熱處理生產(chǎn)電耗計算和測定方法GB/T17394.1金屬材料里氏硬度試驗第1部分：試驗方法GB/T19944熱處理生產(chǎn)燃料消耗計算和測定方法GB/T30824燃氣熱處理爐溫度均勻性測試方法GB/T30825熱處理溫度測量GB/T32541熱處理質量控制體系GB/T37559大型鍛鋼件的正火與退火JB/T5000.15重型機械通用技術條件第15部分：鍛鋼件無損探傷3術語和定義GB/T7232、GB/T13324界定的以及下列術語和定義適用于本文件。鍛后熱處理preliminaryheattreatment以消除鍛造應力，防止白點產(chǎn)生，細化晶粒及均勻組織為目的，保證鍛件最終熱處理和/或切削加工性能，滿足超聲波探傷要求，預先進行的熱處理。也稱預備熱處理或第一熱處理。對于原始組織為馬氏體或貝氏體等非平衡組織，在一定加熱條件下，所形成新的奧氏體晶粒繼承和恢復原始奧氏體粗大晶粒現(xiàn)象。24待處理鍛鋼件4.1鍛鋼件資料鍛鋼件原始資料應與實物一起運抵熱處理車間，原始資料包括但不限于表1內容。表1待處理鍛鋼件資料序號要求及說明1數(shù)據(jù)待處理鍛鋼件名稱、質量、數(shù)量必要資料待處理鍛鋼件數(shù)量及每個鍛件的爐號必要資料，應確保每個鍛鋼件爐號的唯一性待處理鍛鋼件外形尺寸必要時應附有簡圖，提供待處理鍛鋼件的詳細外形尺寸材料牌號必要資料，如需要還應提供實際化學成分化學成分若需去氫處理，應提供氫含量報告無損檢測金相組織若需細化晶粒，應提供晶粒度報告2前道加工制造方法鍛造注明冷鍛/熱鍛，必要時注明鍛造比焊接注明焊接部位4.2鍛鋼件外觀待處理鍛鋼件表面不應存在影響熱處理質量的裂紋等缺陷。4.3鍛后熱處理的驗收要求熱處理前，應明確鍛鋼件熱處理后的驗收要求。如有熱處理后取樣檢測要求，應確定取樣位置、取樣方法、取樣數(shù)量和檢測方法。5鍛后熱處理設備5.1加熱設備5.1.1大型鍛鋼件的加熱應選用符合要求的熱處理爐，加熱介質一般為空氣，有特殊要求的鍛件可選用特定的氣氛爐。熱處理爐應在其有效加熱區(qū)檢驗合格有效期內使用。5.1.2熱處理爐有效加熱區(qū)應每6個月檢測一次，檢測方法應符合GB/T9452、GB/T30824和GB/T30825要求，連續(xù)三個周期檢定合格后，檢測周期可延長至一年。5.1.3鍛后熱處理加熱爐有效加熱區(qū)溫度偏差應符合表2要求，其余質量要求應滿足GB/T32541中相關規(guī)定要求。表2鍛后熱處理加熱爐有效加熱區(qū)溫度偏差要求工藝正火退火最大偏差士15℃35.2溫度測量與控制設備5.2.1儀表5.2.1.1熱處理爐儀表系統(tǒng)類型和技術要求應不低于GB/T30825中D類要求。5.2.1.2儀表系統(tǒng)應在首次使用前定期進行精度校驗，未按規(guī)定進行系統(tǒng)精度校驗的設備不能使用。儀表系統(tǒng)類型及系統(tǒng)準確度要求和校驗周期應滿足GB/T32541中IV類設備的規(guī)定要求，具體見表3。表3儀表精度要求和校驗周期控溫儀表準確度級別記錄儀表準確度級別檢測周期0.5級0.5級6個月5.2.2溫度傳感器5.2.2.1溫度傳感器的選擇和使用應符合GB/T30825中規(guī)定。5.2.2.2用于測量鍛件溫度的載荷熱電偶應能與鍛件緊密接觸。載荷熱電偶應加以防護，不受爐溫輻射和爐內氣氛的影響。5.3冷卻設備大型鍛鋼件的正火一般在靜止空氣中冷卻，也可使用風機、噴霧等簡單的鼓風設備。鼓風設備應保證鍛鋼件被放置在強力流動的空氣中，盡可能使鍛件各面均勻冷卻，風速和風量能夠滿足工藝要求的冷卻速度。6鍛后熱處理工藝6.1分類大型鍛鋼件鍛后熱處理包括預防白點退火、去應力退火、晶粒細化及均勻化處理等。6.2預防白點退火6.2.1當鍛件中的氫含量超出無白點極限含量時，應立即進行預防白點退火。6.2.2應對裝爐溫度進行控制以防止形成白點和發(fā)生開裂。6.2.3預防白點退火溫度通常選擇650℃左右，具體鋼種可參考附錄A。6.2.4退火保溫時間應根據(jù)鍛件尺寸、原始氫含量，經(jīng)由鍛件的氫擴散計算確定。附錄B為預防白點退火常用工藝。氫擴散計算方法可參考附錄C。6.2.5冷卻速度應足夠緩慢，以防瞬時應力過大而出現(xiàn)白點，并盡量減少鍛件中的殘余應力。通常將冷卻過程分為兩個階段：在400℃以上，冷卻速度應小于60℃/h;在400℃以下，應采取更為緩慢的冷卻速度。6.2.6本工藝也可與正火處理后的高溫回火合并同時實施。6.2.7對于氫含量比較高的鍛件，可選用鋼的Ac1點附近循環(huán)加熱和快速終冷的工藝，以縮短退火時間。6.3去應力退火為減小熱處理后的應力、降低鍛件硬度應進行退火處理，可按GB/T37559中相關規(guī)定執(zhí)行。46.4晶粒細化和均勻化處理6.4.1正火和高溫回火6.4.1.1對于鍛件鍛后直接進行的均勻化、細化晶粒的熱處理，采用高溫正火，即加熱溫度為Ac?/Aca+(100℃~150℃)。具體鋼種選用的正火溫度可參考附錄A。6.4.1.2各溫度段加熱應采用不同速度，并且有不同的保溫和均熱時間。具體要求見表4。重要產(chǎn)品生產(chǎn)時應在鍛件最厚截面安放熱電偶，熱電偶溫度到達正火溫度后均溫過程結束。當鍛件表面安放多支熱電偶時，應在所有熱電偶溫度均到達正火溫度時均熱過程結束。表4晶粒細化正火加熱規(guī)范溫度段加熱速度保溫時間/h低溫段200℃~450℃不限鍛件厚度"/mm等溫400～1000碳鋼和低合金鋼：2～3中高合金鋼：3～50.5/100mm～1.0/100mm厚彈塑性轉變溫度段600℃~700℃限速加熱至該溫度段，一般：20℃/h～80℃/h該段等溫時間不低于低溫段等溫時間正火溫度段加快加熱速度有利晶粒細化均熱約為保溫時間的一半保溫~碳鋼和低合金鋼：0.8/100mm~1.8/100mm厚中高合金鋼：1/100mm～2/100mm厚“為有效厚度，其計算方法參見附錄D。6.4.1.3大型鍛鋼件正火冷卻時應對終冷溫度進行控制。終冷溫度應盡量低，確保奧氏體在冷卻過程充分轉變；但終冷溫度過低時，鍛鋼件易出現(xiàn)開裂和形成白點。6.4.1.4正火后應及時進行高溫回火，高溫回火溫度可參考附錄A。6.4.1.5鍛后晶粒細化正火工藝可參考附錄E。6.4.2多次正火和高溫回火6.4.2.1一次正火難以達到晶粒要求時，可采用多次正火然后再進行高溫回火的工藝。6.4.2.2后續(xù)正火溫度應低于第一次正火溫度，最后一次正火溫度可參考附錄A。正火次數(shù)根據(jù)材料和鍛件大小設定。6.4.2.3多次正火后依然應進行高溫回火，高溫回火溫度可參考附錄A。6.4.3等溫退火6.4.3.1對于含Cr、Ni等元素含量較高的高淬透性鋼，由于組織遺傳顯著,也可采用等溫退火工藝切斷組織遺傳。6.4.3.2等溫退火溫度可參考附錄A。等溫溫度應設定為珠光體轉變孕育期最短溫度，等溫時間依據(jù)過冷奧氏體等溫轉變動力學曲線中珠光體轉變終了時間確定。56.5工藝過程控制6.5.1操作人員資質熱處理操作人員應經(jīng)過培訓并有相關證書。6.5.2操作要求鍛件熱處理前需對表面進行檢查清理以確保不存在影響熱處理質量的表面缺陷。由于大型鍛鋼件的特殊性，鍛件裝爐時應注意以下操作要求：a)裝爐時鍛件應平穩(wěn)放置于熱處理爐的有效加熱區(qū)域內，如使用燃氣爐時應避免噴嘴、火焰直接對鍛鋼件加熱。b)形狀相似而且有效厚度相近的鍛件可以同爐進行熱處理，但鍛件的擺放應使爐氣在其內外表面流動暢通，保證加熱均勻，防止過熱。c)裝爐時應對鍛件的冷、熱態(tài)吊裝進行設計，采用合理的工裝，防止鍛件產(chǎn)生過大變形。d)鍛件裝爐時應配置適用的起吊裝置。e)若需要，爐內應配置合理的工裝將鍛鋼件墊高、墊平，保證鍛鋼件上、下以及四周空氣流通。鍛件的起吊設備及工裝應保證操作安全性。生產(chǎn)前，需進行試吊以確保操作時的安全。鍛件的起吊設備及工裝應考慮對鍛件的冷卻效果的影響。鍛件在規(guī)定溫度保溫結束后，應按工藝規(guī)定方式進行冷卻。當鍛件出爐后在空氣中冷卻時，應將鍛件墊高、墊平，保證鍛件四周及上下空氣流通，若需鼓風或噴霧應保證鍛件均勻冷卻。鍛件的生產(chǎn)應按以下要求進行記錄：a)鍛件生產(chǎn)時所用生產(chǎn)設備、溫度記錄、鍛件放置位置、起吊方式等均應做好詳細記錄。b)所有記錄應由相關操作人員在操作結束后簽字確認。c)本記錄的留存應保證鍛件質量問題的可追溯性。7鍛后熱處理質量與檢驗7.1檢驗項目與方法7.1.1表面檢查鍛件完成熱處理后應首先檢測外觀是否存在裂紋、傷痕等缺陷，必要時可采用磁粉或滲透探傷等檢測方法按照相關的標準進行檢驗。若采購方有規(guī)定，鍛件表面硬度應滿足技術文件要求。技術文件中需注明表面硬度的檢測位置、測6試方法和驗收要求。鍛件表面硬度檢驗應按照GB/T231.1或GB/T17394.1的要求進行。7.1.3尺寸檢查熱處理后應使用相應的儀器和量具測量鍛件尺寸，保證鍛件最終交貨尺寸要求。7.1.4無損檢測要求進行無損檢測的鍛件可按JB/T5000.15執(zhí)行，若合同中另有規(guī)定按合同要求執(zhí)行。7.1.5金相檢驗需要進行金相檢驗的鍛件，可按照GB/T13298、GB/T6394進行顯微組織檢驗和晶粒度評定。合同中另有規(guī)定的按合同要求執(zhí)行。7.2檢測設備與檢測人員鍛件鍛后熱處理的質量檢測所采用的計量設備應由計量部門定期進行檢查和標定，頒發(fā)合格證書，且執(zhí)行檢測時檢測設備應在有效標定期限內。檢驗人員應按規(guī)定經(jīng)過培訓、考核，有相應的專業(yè)資格證書后方可執(zhí)行檢測工作。7.3重新熱處理晶粒度不符合要求或超聲波探傷靈敏度不滿足相關要求時，鍛件應進行重新熱處理。若硬度過高，不利于切削加工時，可補充回火。8校形8.1當鍛件需要校形時，宜在高溫回火前進行校形。8.2高溫回火后進行校形，鍛件校形后應進行去應力退火，去應力退火溫度應低于前期高溫回火溫度9安全、衛(wèi)生要求大型鍛鋼件的鍛后熱處理過程中的安全、衛(wèi)生應符合GB15735的規(guī)定。10能源消耗要求正火與退火工藝的能源消耗定額應符合GB/T17358和GB/T19944的有關規(guī)定。11產(chǎn)品質量報告單根據(jù)要求可按每批或每爐開具報告單。報告單應包括下列內容：7b)工藝類型或工藝代號；c)鍛件的數(shù)量及質量；d)品質檢驗結果；e)檢測或評判依據(jù)；f)檢驗員姓名或代號；g)加工單位名稱；8(鍛鋼型性規(guī))引大用理處(文熱處)術范的圍處的后件A.1引大用理處(文熱處)術范的圍處的后力下規(guī)文℃M,/℃件術語和術待理/℃義待處術待理/℃用獨性引配直應列情況必慮鍛鋼1870480910～930890～930580～660620～6602870450900～920880～920580～660620～6603855440880～900870～910580～660620～6604840870～890870～900580～660620～6605813860～880850～890580～660620～6606805850～870840～870580～660620～6607840～860830～860580～660620～6608830～850820～850580～660620～6609820～840810～840580～660620～660810～830810～840580～660620～66020Cr815880～900870～920560～660630～660810860～880850～890—630～66040Cr840～860830～880—630～660 830～850820～860—630～660820～840820～850590～660630～660875410890～910890～920590～660630～66020Mn2840400880～900870～910580～670630～660800850～870840～880580～670630～660820～840810～850580～670630～660840～860830～870——630～660845435900～920890～920590～660630～66020CrMo825400890～900880～910590～660630～66030CrMo860～880850～890630～66034CrMo800850～870840～880630～6609必期鋼種℃M./℃正火或退火溫度/℃高溫回火溫度/℃單獨生產(chǎn)配接應其情況部慮去氫35CrMo850～870840～880630～66042CrMo840～860830～870560～660630～66050CrMo840～860840～880——630～66034CrMol800860～880850～900——630～66024CrMo10835880～900880～910—630～66020CrMol869—910～930630～66012Cr2Mol870465930～950920～960640～690630～700Cr5Mo850450920～940900～950700～760630～70012CrlMoV774～803882～914400～430960～980960～990720～760630～70024CrMoV24CrMoV55835410900～950880～950680～740630～70035CrMoV755～775835～855900～920630～66030Cr2MoV770～705840～880970～990680～70030Cr1MolV8058451020～1040 710～73038CrMoAl885940～960930～700 630～700910440950～970930～970640～710630～71020MnMo845880~900870～900580～660630～66018MnMoNb850900～920900～950580～660630～66020SiMn840900～920880～930580～660630～66035SiMn830880～900870～900630～66042SiMn810860～890860～900630～66050SiMn840～860830～870630～66035CrMnMo—870～890860～890 630～66040CrMnMo840～860830～870630～66032Cr2MnMo880～910870～910—630～66020Cr2Mn2Mo828880～910880～920630～66018CrMnMoB840880～900880～910630～660序號鋼種℃M,/℃正火或退火溫度/℃高溫回火溫度/℃單獨生產(chǎn)配爐一般情況考慮去氫30CrMn2MoB815880～900870～900630～66042MnMoV870～890870～890630～66030Mn2MoV832880～900—630～66034Mn2MoB800——850～870630～66042SiMnMoV832 870～890———630～66037SiMn2MoV823880～900630～66037SiMn2MoWV836880～900630～66050SiMnMoB820～840630～66020CrMnT;820920～940900～940630～660830375～405880～900880～940630～66020Cr2Ni4890～910880～920630～660S15Cr2Ni2825410880～900880～940 630～660S17Cr2Ni2Mo820400880～900880～940 630～660S30Cr2Ni2Mo810850～870850～880630～66034CrNilMo810850～870840～880630～66034CrNi2Mo850～870840～900630～66034CrNi3Mo850～870840～880630～66040CrNi840～860830～870630～66050CrNi830～850820～860630～66040CrNiMo840～860830～870630～66040CrNi2Mo840～860830～870630～66018Cr2Ni4W800920～940900～950630～66015CrNiMoW820440940～960——640～66025Cr2NiMoV835940～960——630～66025CrNi3MoV804840～860840～880630～66026Cr2Ni4MoV800880～900870～900 630～6505CrMnMo840～860830～870630～660序號鋼種℃M./℃正火或退火溫度/℃高溫回火溫度/℃單獨生產(chǎn)配爐一般情況考慮去氫5CrNiMo840～860830～870630～6605CrNiW820840～860830～870——630～6605SiMn2W——840～860830～860—630～66055SiMnMoV——840～860830～860630～6605CrSiMnMoV820——870～890830～860——630～6603Cr2W8V800850840～860840～880——630～6606Cr4Mo3Ni2WV822860～890640～6804Cr5MoSiV1850910850～870850～890630～6706CrW2Si810780～800————630～66060SiMnMo810～830820～850630～66060CrMnMo—830～850820～860600～680630～66060CrMnMol830～850820～860——630～66050CrNiMo840～860830～870630～6609Cr780～800650～6709Cr2840780～800650～6709Cr2Mo880780～800650～6709Cr2W740～750230～240780～800650～6709Cr2V780～800650～67070Cr3Mo825940～960780～800650～6708251000～1050640～6802Cr138109501000～1050640～6803Crl3810/8008701000～1050730～750640～68022Cr12MolV740～8501040～1060650～670T7750～770750~780630～660630～660T8750～770750～780630～660630～660T10800750～770750～780630～660630～660T12820750～770750～780630～660630～660加區(qū)鋼種℃M,/℃正火或退火溫度/℃高溫回火溫度/℃單獨生產(chǎn)配應硬燃情況以慮去氫GCr15900780～800700～720630～660GCr15SiMn872780～800700～720630～66016CrNi2Mo400840～860830～870630～66028Cr5Mo850420890～910880～910630～66020Ni3Mo840～860830～870630～66020Ni2Mo840430880～900870～910630～66034CrMolA800860～880850～900560～660630～66035SiMnMc800880～900860～900560～660630～66042SiMnMo860～880850～880630～66037SiMnMoWV836880～900630～660注：Ac1表示下熱過珠光是向爐直是轉變的傷試溫度，Ac3表示下熱過鐵素是全接轉變必爐直是其了溫度，Acm表示下熱過二勻滲碳是全接溶入爐直是的其了溫度，M,表示均直是轉變起試溫度。保持保持保持保持中華標準市場監(jiān)督國家~450~630630630~280加加熱均溫冷冷卻保保持和B.1中華標準市場監(jiān)督國家局化組別鋼號截面尺寸/保持時間[按鋼錠氫含量(10-6)確定]/h≤℃≤IⅡ20Mn2,20Cr～40Cr,20SiMn～35SiMn,Ⅲ50Mn,55Cr,20CrlMol,1Cr5Mo,34CrMol,42CrMo,50CrMo,12Cr1MoV,17MoV,24CrMOV,35CrMoV,35CrMnMo,40CrMnMo,38CrMoAl,42SiMn,50SiMn,1Cr13,2Cr13,3Cr13GB/T37558—2019(資料性附錄)去氫退火工藝的氫擴散計算方法C.1原始氫含量測定某別原始理水凝固時，有化偏析現(xiàn)象使得理錠利安部內有含熱照差異，因此注文原始理水化構均有含熱作為可承處理件的有準按化原始有含熱。若采文理錠冒些化取樣術有結果，請應減的0.5mg/kg1.5mg/kg鍛化數(shù)值作為的有準按化原始有含熱。C.2極限氫含量可承處理件無料及極涉有含熱值分為四組，見布C.1。表C.1各類合金無白點極限氫含量料及敏感類意極涉有含熱mg/kg低敏感(低碳低機這理)利識敏感(利碳低機這理)較能敏感(能、利碳機這理)強敏感(能機這理)C.3圓柱形前言鍛鋼件的去氫效果圓柱工可承處理件化的有給果注文處理件利有化濃單出數(shù)布達，濃單出數(shù)注則起式(C.1)不擔術熱U——處理件利有化濃單出數(shù)；H——的有要全鍛處理件利化有含熱；H?—的有要全規(guī)處理件利化原始有含熱；D——有化本標系數(shù)，注某布C.2查草；r——本標時間，檢內為小時(h);R——圓柱工處理件化半徑，檢內為厘米(cm);RE為達到濃單出數(shù)U專需化時間出數(shù)，容常稱為發(fā)氏出數(shù)，以F。布示；畢氏出數(shù)，容常以B,布示。其利P為滲透性系數(shù)，Q為透過性系數(shù)；B;、F?、r/R以及U之間的關系見表C.3。溫度/℃擴散系數(shù)cm2/ha-Fey-Fe0.900.6840.4689000.3138000.970.2050.840.1120.82950.7980.78750.7770.76650.7560.7450.7350.0560.6120.0234000.4970.0070.3600.0020.2400.0080.0040.001GB/T37558—2019F?B;46r/RU0.020.999310.99266—0.99563—0.99176—0.90943——0.040.997860.962370.998860.952360.997580.936780.998100.927690.998390.911860.060.989700.909980.988050.887920.983350.859180.981040.841330.977980.825590.100.934390.796400.916350.755420.899350.709560.887230.682100.871090.649070.200.698690.556320.650340.496890.599810.439260.571190.407400.541860.373980.300.491640.386970.432060.326550.373610.273010.346680.245450.315470.217510.400.342420.268980.284410.214600.234300.169770.209060.147880.183690.126630.500.238060.186950.186960.141030.145740.105590.126540.089100.106950.073730.600.165470.129930.122860.092680.090640.065670.075890.053680.062770.042920.800.079920.062750.053060.040030.035060.025400.02754 0.021110.014550.038600.030310.022910.017290.013560.009820.01000——0.007160.018650.014640.009000.007470.005240.003800.00363——0.00243—0.009000.007070.004270.003220.002030.001470.00132———0.006260.004910.002810.002120.001260.00092——C.4測驗量驗處與理C.4.1控制量驗(B;)畢下準無勻大型鍛鋼件情徑R的函無，畢下準無可按照式(C.2)計算。………(C.2)!C.4.2儀精量驗大型鍛鋼件中氫終量的少布情況隨鋼錠的為保獨化成獨化，體圓柱形鍛鋼件的去氫計算中，位超準——φ300mm加應的鍛鋼件，位超準無接足0;——φ400mm~φ1600mm加上的鍛鋼件，位超準無接足1/2。C.4.3校溫量驗大型鍛鋼件的為保不間，鍛造火也不間證，鍛造均程的去氫證系準無滿一很大。體圓柱形鍛