一种P92钢回火硬度的预测方法与流程

本发明涉及一种P92钢回火硬度的预测方法，属于P92钢热处理技术领域。

背景技术：

P92钢具有优异的高温强度、良好的抗氧化性能以及热物性参数，其是中国超超临界机组的主要应用钢种，主要用在主蒸汽管道和再热蒸汽管道。P92钢在正火过程中形成板条马氏体，在回火过程中析出碳化物和强化相，使其热强性得到保证，成品的性能通过硬度来表征，硬度成为实际工程中验收P92钢的主要指标之一。P92钢的硬度验收以布氏硬度值为准，火力发电厂金属技术监督规程(DL/T 438)中要求P92钢的硬度为180-250HBW。

P92钢的回火硬度是其最终性能验收的重要指标，由于硬度检测接近于“无损”状态，在某些情况下，硬度也是表征该钢种的唯一性能指标。P92钢合金元素含量很高，具有很强的淬透性，在空冷条件下即可得到全部为马氏体的组织，在回火过程中，马氏体组织得到回复，强化相析出，组织发生稳定化，硬度也降低。回火工艺对P92钢的最终性能非常重要，因此，火力发电厂金属技术监督规程(DL/T 438)中要求P92钢的硬度为182-250HBW。

但是，目前的回火处理均采用经验参数制定P92钢的回火工艺，因此经常出现回火后P92钢硬度不合格的问题，对于要求实现特定硬度范围的回火工艺难以把握(例如：实现P92钢回火后的硬度为200-220HBW)。

现阶段，工厂对P92钢的热处理基本采用经验方法，利用以往的高碳钢的回火经验公式，在壁厚(mm)的基础上乘以一定的系数确认回火时间(分钟)。该方法具有一定的通用性，对于一般的回火，通常也能保证回火硬度，但容易出现回火后出现硬度不符合标准的现象，难以实现对于特定硬度要求的P92钢回火。

技术实现要素：

为了解决上述的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种P92钢回火硬度的预测方法。

为达到上述目的，本发明提供一种P92钢回火硬度的预测方法，该方法包括以下步骤：

(1)、在P92钢管的同一位置截取多个试件，对所述试件进行正火工艺处理后，再通过调整回火温度及回火时间以对其进行不同的回火处理，得到具有不同回火硬度的P92钢试件；

(2)、对步骤(1)得到的P92钢试件表面分别进行研磨及抛光后，采用台式布氏硬度计测得该P92钢试件的实际布氏硬度(HBW/H)；

(3)、以P92钢试件的实际布氏硬度为纵坐标，以T(K+logt)为横坐标；建立回火温度、回火时间与P92钢试件实际布氏硬度之间的关系图，再通过线性回归得到线性关系式，即回火P曲线，如下式所示：

H＝f[T(K+logt)]；

式中，T为回火温度，t为回火时间，T(K+logt)称为回火P参数，K值取20。

根据本发明所述的方法，优选地，所述试件的厚度均在25-30mm之间。

根据本发明所述的方法，优选地，步骤(1)所述正火工艺按以下步骤进行：1065℃保温45分钟后空冷。

根据本发明所述的方法，优选地，步骤(1)所述回火处理按以下步骤进行：740-790℃保温15-360分钟后空冷。

根据本发明所述的方法，优选地，步骤(2)所述实际布氏硬度的测量包括以下步骤：

按照GB/T231.1-2009《金属材料布氏硬度试验》的要求，采用台式布氏硬度计测量每个试件的实际布氏硬度，其中，每个试件测量三点并取三点硬度的平均值为该试件的实际布氏硬度，其测试条件为Φ5mm压头，加载载荷750kg，加载时间为10s。

根据本发明所述的方法，本发明所用的台式布氏硬度计为本领域使用的常规设备。步骤(2)中所述的研磨及抛光分别可以通过砂纸及抛光机来实现。

本发明的目的是通过控制回火时间、回火温度来控制P92钢的回火硬度，实现在回火工艺制定时，通过合理确定回火温度、回火时间来精确控制P92钢的回火硬度，使得回火后的硬度分布在理想的范围之内，满足P92钢的回火硬度要求，降低不合格率，提高生产效率，节约能源。

此外，回火温度和回火时间是一对相互补偿的参数，本发明还可以实现事先根据欲得到的回火硬度制定合理的回火工艺(即确定回火温度及回火时间)的目的。

附图说明

图1为本发明实施例中，回火温度为765℃时，回火硬度与回火时间之间的关系曲线图；

图2为本发明实施例中，不同回火温度时，回火硬度与回火时间之间的关系曲线图；

图3为本发明实施例所建立的回火P曲线。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现结合以下具体实施例及说明书附图对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。

实施例1

本实施例提供了一种P92钢回火硬度的预测方法，该方法包括以下步骤：

(1)、在P92钢管的同一位置截取多个试件(实施例中共10个试件，分别标号为M0-M7、M0B1、M0B2)，所述试件的厚度均为25mm，对所述试件进行正火工艺处理后，再通过调整回火温度及回火时间以对其进行不同的回火处理，得到具有不同回火硬度的P92钢试件；上述十个试件的热处理工艺参数如下表1所示。

表1

(2)、对步骤(1)得到的P92钢试件表面分别进行研磨(砂纸)及抛光(抛光机)后，采用台式布氏硬度计测得该P92钢试件的实际布氏硬度；

按照GB/T231.1-2009《金属材料布氏硬度试验》的要求，采用台式布氏硬度计测量每个试件的实际布氏硬度，其中，每个试件测量三点并取三点硬度的平均值为该试件的实际布氏硬度，其测试条件为Φ5mm压头，加载载荷750kg，加载时间为10s。

在回火温度为765℃时，以回火硬度为纵坐标，回火时间为横坐标，建立回火硬度与回火时间之间的曲线图，如图1所示。从图1中可以看出，765℃回火时，随着回火时间的延长，回火硬度逐渐下降。在最初的0.5-3分钟/mm的回火时间内，回火硬度随回火时间的延长而显著下降，当回火时间为3分钟/mm(75分钟)时，回火硬度为221.7HBW，回火时间进一步延长时，回火硬度的变化不再显著。

不同回火温度(740℃、765℃、790℃)时，回火硬度与回火时间之间的曲线图如图2所示。从图2中可以看出，随着回火温度的提高，回火后的硬度逐渐下降。

(3)、回火温度和回火时间是一对可以相互补偿的参数，均可对回火硬度造成影响，建立回火温度、回火时间与P92钢试件实际布氏硬度(回火后的硬度)之间的关系曲线，即回火P曲线，如下式所示：

H＝f[T(K+logt)]；

式中，T为回火温度，t为回火时间，T(K+logt)称为回火P参数，K值取20。

利用P92钢回火P值与对应的布氏硬度建立了P92钢的回火P曲线，如图3所示。从图3可以看出，回火温度和回火时间是一对可以相互补偿的参数，提高回火温度可以缩短回火时间，同样延长回火时间可以降低回火温度，只要回火参数P值相同，就具有相同的回火效果。通过回火P曲线可以预测不同回火条件下的硬度，制定回火工艺，还可以事先根据欲得到的回火硬度制定合理的回火工艺(即确定回火温度及回火时间)。

值得注意的是，回火时间同壁厚有直接的关系，图3中的回火时间t是厚度为25mm的小试样得到的试验结果，利用回火P曲线制定工艺时，需利用工件及试样的壁厚来对应回火时间，然后从P曲线中求出对应的硬度。例如：图3中765℃回火时间90-180分钟时(3-6倍壁厚)，对应的硬度为213-223HBW之间。当工件的壁厚为50mm时，若要得到213-223HBW之间的硬度，则对应的回火时间应为150-300分钟(3-6倍壁厚)。