[发明专利]一种提高Q345E环件低温冲击韧性的方法

说明书

本发明公开了一种提高Q345E环件低温冲击韧性的方法，属于金属材料技术领域。该方法是针对Q345E连铸圆坯，依次进行墩粗、冲孔、辗环和热处理，从而提高所得Q345E环件的低温冲击韧性；其中，严格控制Q345E碳当量CEV，并采用锥形墩粗板墩粗以及冲孔后扩孔来增加制造过程的锻造比；采用室温装炉、按功率升温至650℃±10℃并保温1小时后按功率升温至910℃±10℃并保温以及保温后冷却并使冷却速度≥0.5℃/s；采用本发明方法加工后，消除了环件内部带状组织、细化晶粒，极大提高了环件的低温冲击韧性，零件一次合格率大于95％。

技术领域

本发明涉及金属材料技术领域，具体涉及一种提高Q345E环件低温冲击韧性的方法。

背景技术

Q345E作为低合金结构钢，具有很好的强度、韧性以及低温冲击性能，被广泛应用于风电、船舶、航空航天等对可焊性和低温冲击韧性要求严格的领域，根据最严格的标准，要求低温冲击韧性(-50℃)：纵向冲击功≥50J、横向冲击功≥34J。因此，需要通过对Q345E环件加工过程进行优化，以提高其低温冲击韧性，来满足在极限工况下的使用要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高Q345E环件低温冲击韧性的方法，通过严格控制碳当量CEV、增加锻造比、适当的升温热处理工艺以及加快热处理后冷却速度来提高低温冲击韧性。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种提高Q345E环件低温冲击韧性的方法，该方法是针对Q345E连铸圆坯，依次进行墩粗、冲孔、辗环和热处理，从而提高所得Q345E环件的低温冲击韧性；该方法具体包括如下步骤：

(1)墩粗处理：采用锥形墩粗板对连铸圆坯进行墩粗；所述连铸圆坯的墩粗比大于1.7；所述墩粗比是指连铸圆坯墩粗前下料长度和墩粗后高度的比值；

(2)冲孔处理：墩粗处理后的环件坯料进行冲孔，冲孔后再经扩孔，获得环件坯料的过渡尺寸；冲孔处理过程中截面比大于1.0；所述截面比是指冲孔后与扩孔后的环件截面积之比；

(3)辗环处理：扩孔处理后的环件坯料进行辗环，获得所需规格的毛坯环件；辗环处理中的轧比大于2.3，所述轧比是指扩孔后与辗环后的环件截面积之比；

(4)热处理：辗环后的毛坯环件装炉后，先升温至640-660℃并保温1小时，再升温至900-920℃并保温一定时间，保温后环件取出，在炉外冷却至600℃以下。所述Q345E连铸圆坯的碳当量CEV≤0.45。

上述步骤(1)中，所述锥形墩粗板包括相连接的上部圆柱和下部圆台，圆柱与圆台的上底面相连接(上底面直径大于下底面直径)；圆柱的截面直径大于圆台的上底面直径；圆台母线与轴的夹角为20-30°。

上述步骤(2)中，冲孔中的冲孔直径d的要求为：坯料直径的50％≤d≤坯料直径的55％，以防止坯料出现挠曲变形；同时避免导致后继的扩孔工序变形量太大，而影响变形质量及生产效率；通过扩孔处理达到过渡尺寸的内孔大小。

上述步骤(4)中，环件装炉时锻件为室温且炉温不高于300℃；装炉时多个环件在炉内按照堆垛方式放置，所述堆垛方式是指，各环件在竖直方向上堆叠放置排成一列，共N列；各列之间的距离≤3米，N≥3，每列中相邻两个环件之间采用多个等高垫铁分隔，垫铁高度大于50mm，每个平面上放置的各垫铁之间的间距小于1500mm。

上述步骤(4)中，当环件在900-920℃保温时，保温时间按环件有效厚度进行计算，其有效厚度为取壁厚与高度的最小值，保温时间＝有效厚度×1.2min/mm。