[发明专利]一种低温9Ni钢两相区淬火的热处理方法

说明书

本发明公开了一种低温9Ni钢两相区淬火的热处理方法，具体包括以下步骤：S1、首先将9Ni钢块体加工成4块70mm×80mm×14mm的钢板；S2、对钢板进行热处理：S3、将试样切成尺寸为14mm×14mm×3mm的金相试样，然后用冷镶嵌将金相试样镶成直径为32mm的圆柱形块体；S4、将试样进行表面处理；S5、将表面处理后的试样在扫描电镜上观察微观结构的相组成；S6、用XRD对马氏体(200)、(211)和奥氏体(200)、(220)、(311)进行扫描，算出回转奥氏体的含量；S7、将热处理后的工件按国标加工成冲击试样和拉伸试样；本发明通过探索两相区的淬火温度，可以得到在两相区温度为640℃保温30min的情况下，所得到的微观组织细小均匀，强度和低温韧性达到最佳的配比。

技术领域

本发明涉及热处理工艺技术领域，具体是一种低温9Ni钢两相区淬火的热处理方法。

背景技术

随着世界能源消费不断在增长，人们对天然气的使用越来越感兴趣，尤其是天然气作为一种清洁且高热量的能源。液化天然气(LNG)主要由甲烷和少量的乙烷、丙烷、氮气等次要组分组成，是一种清洁能源，因其丰富、多用途和清洁燃烧的特性而被广泛用作家用和工业燃料。但是，世界上储藏较大的天然气的地理位置一般都远离主要消费地区，所以，我们就需要大规模的储存和长距离的输送。由于物理原因，液化天然气通常温度为-162℃，由于温度较低，危险性比较高，对储存液化天然气的材料要求是非常的苛刻。这种材料需要保持较好的韧性和抗断裂能力，同时在室温下也要保持较高的安全性。使用的材料也应该具有较高的强度，以便减少建设容器壁所用的成本。

9Ni钢是20世纪40年代由美国首先开发出的Ni含量为9％的钢种，使用温度最低可达-196℃，是国际上建造液化天然气广泛使用的钢种。在低温的条件下，不仅能满足很高的强度要求，并且具有良好的韧性和抗断裂能力。近年来，对9Ni钢的性能的研究比较多，其中包括强度、韧性、拉伸、压缩等性能。经过热处理后的9Ni钢具有更好的性能。因此，选择合适的热处理方式对9Ni钢的性能尤为重要。

现有的技术是将9Ni钢有两种：一种是先经过淬火+回火；另一种是淬火+两相区淬火+回火。已有研究证明第一种方式的热处理后材料的性能不如第二种。关于第二种热处理方式已有很多研究者进行研究，包括淬火温度的选取、两相区淬火温度的选取、两相区保温时间的选取及回火温度的选取。9Ni钢的稳定性很大方面取决于回转奥氏体的含量，回火温度、回火保温时间、两相区淬火等对回转奥氏体的含量有一定的影响。

现有的两种都有不足之处，前者的热处理方式较为简单，仅仅有淬火和回火，所得到的强度和低温韧性较低，后者的热处理方式所得到的材料性能较佳，但是研究人员一直对该方面的研究较浅，淬火和回火温度的改变对材料的性能影响不大，没有达到最佳的性能。而且对于不同成分的9Ni钢所选取的最佳热处理工艺参数稍有差异。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低温9Ni钢两相区淬火的热处理方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种低温9Ni钢两相区淬火的热处理方法，具体包括以下步骤：

S1、首先将9Ni钢块体加工成4块70mm×80mm×14mm的钢板；

S2、对钢板进行热处理：热处理规程为：

S2.1、将四块钢板加热到800℃保温1h，水冷；

S2.2、分别将淬火后的试样加热到610℃-700℃保温30min，水冷；

S2.3、将以上四个试样加热到570℃保温1h回火，空冷。

S3、将试样切成尺寸为14mm×14mm×3mm的金相试样，然后用冷镶嵌将金相试样镶成直径为32mm的圆柱形块体；

S4、将试样进行表面处理；