提高1.0619、WCB、LCC和1.6220钢热处理后的硬度即抗拉强度有利于提高低温冲击功 - 图文

提高1.0619、WCB、LCC和1.6220钢热处理后的硬度即抗拉强度有利于

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M 穆振远 洛阳重诺机械制造有限公司(原洛阳机车工厂热处 理) 471822

摘要：本文通过对中，美，德，日和俄罗斯标准中关于C、C-Mn压力容器用钢的抗拉

强度（Rm）规定上限的比较，结合现场进行的大量随炉热处理试样力学性能的统计分析，论述了德标1.0619（GP240GH）中规定了Rm上限（600Mpa），是不利于提高材料的力学性能和使用性能的，而且也降低了加工性能和不便热处理组织生产。中、日和俄标准中不设Rm上限，这有利于挖掘材料的潜力，提高材料的使用性能并节能。文章中提供了大量生产实验结果的图和表说明，提高硬度有利于提高低温冲击功水平。 关键词：热处理；硬度；抗拉强度（Rm）上限；冲击功；1.0619；WCB；LCC；1.6220 Analyzing Upper Limit Rm of Steels (C, C-Mn) for Pressure Vessel in Several Countries MuZhe-yua (Luoyang Zhongnuo Machinery Manufacturing Co., Ltd 471822, China) Abstract：The author has performed and analyzed tremendous statistics of mechanical properties for test bar along with heat treating furnace. Compared with different standards of Rm (tensile strength) of steels (C, C-Mn) for pressure vessel in China, United States, Germany, Japan and Russia, German standard 1.0619(GP240GH) upper limit Rm is 600 Mpa that is the lowest standard. This upper limit Rm is not conductive to improve mechanical and material performance, reducing processing performance, and increasing inconveniences of Heat Treatment process. However, Chinese, Japanese, and Russian standards, without upper limit Rm, are easier to improve material and mechanical properties, and saving energy. When standards could not be changed, users could choose higher level standards. Key words: tensile strength（Rm）upper limit；Akv；1.0619；WCB；LCC；1.6220

1、几个国家Rm上限规定情况：

生产中常用的高温阀门用钢有WCB、WCC和1.0619，低温LCB、LCC、1.6220和20гл。按Mn上限分WCB和LCB为C钢（碳钢），其它为C-Mn（碳锰）。不同国家力学性能指标不同，详见表1。高温Re 240～250Mpa和275～280Mpa为相同强度等级。低温LCC、1.6220和20гл，Re为275～300Mpa为相同强度等级。Rm不设上限的有中国高温压力容器用钢，还有日本和俄罗斯高、低温压力容器用钢。美WCB、WCC和LCC Rm上限为655Mpa，德标1.6220为650Mpa，1.0619的Rm上限600Mpa为最低。

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几个国家的C、C-Mn高、低温压力容器用钢力学性能要求 表1

国别 钢号 Rm(Mpa) Re≥(Mpa) A≥(%) Z≥(%) 试验温度℃ 室温 2G240-450BG BD 450～600 240 22 35 -40 室温 2G280-520BG BD 2G205-415 中国 WCA 2G250-485 WCB 2G275-485 WCC LCB LCC WCA WCB 美国 WCC LCB LCC 1.0619 GP240GH 德国 1.0625 GP280GH 1.6220 G20Mn5 SCPH1 日本 SCPH2 SCPL1 俄罗斯 20г520～670 280 18 30 -40 35 -46 -46 -46 -46 室温 Akv≥(J) 45 27 35 27 14 16 14 16 27 40 27 35 480～620 500～650 ≥410 ≥480 ≥450 ≥540 300 205 245 245 300 20 22 21 19 21 18 35 35 35 25 -30 -40 -45 -60 27 14 16 18 AVG≥(J) 热处理 备注 GB/T 16253-1996 GB/T 16253-1996 ≥415 ≥485 ≥485 450～620 485～665 415～585 485～655 485～655 450～620 485～655 420～600 205 275 240 275 205 250 275 240 275 240 250 22 24 22 24 22 22 24 22 22 24 35 35 35 35 35 35 35 35 35 18 20 18 20 N QT N QT N QT JB/T 7248 -2008 正火和回火 淬火和回火 GB/T 12229 -2005 480～640 280 22 室温 лRm反映材料抗大塑性变形能力，Rm越高抗破断能力越高。Re抗小变形能力，越高使用性能越高，A、Z是材料塑性变形的能力，其值越高塑性越好，不易脆断。Akv为材料的抗冲击载荷能力，低温Akv高，冷脆性小。在足够的A、Z和Akv（高、低温）条件下，Rm越高，Re也越高，即使用性能越高。Rm不设上限，有利于挖掘材料潜力满足工业生产对金属材料性要求越来越高的发展需要，生产出更多高强度等级材料。

2、提高硬度即提高Rm或不设上限有利于提高Re和低温Akv：

随着压力容器工业发展和使用要求，客户对力学性能有超出标准的要求，如某公司WCC根据零件不同要求Re≥276、303、324或372Mpa四个等级，均高于标准≧275Mpa。某公司要求WCB钢在-29℃下，Akv≧27J、1.0619钢，在-20℃下，Akv≧27， LCC-46℃≧27J、CF8M - 196℃ Akv≧58J AVG≧80J。更有甚者LCC-46 Akv≧33J，远高于-46℃ Akv≧16J AVG≧20J的美标。客户超出标准

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的事例屡见不鲜。为满足客户要求，从化学成份和热处理两方面着手提高材料的力学性能。

正火是WCB、1.0619推荐的热处理工艺之一，但正火后硬度低。20、20Mn钢930℃正火后不同的直径的硬度如下[1]：

20和20Mn钢930℃正火后不同直径的硬度 表2 钢号 D∕HB 20 20Mn 12 131(491) 143(524) 25 131 143 50 126(471) 137(513) 100 121(451) 131 注：括号内数值是按硬度、强度换算表查出的Rm值

WCB和1.0619即ZG20和ZG20Mn。我公司工件装在边长500六边形高1000的筐中加热，整筐风扇冷却。9炉插放在3/4h（筐高）筐边试棒和放筐中心1/4、2/4和3/4h的试棒的力学性能见表3.。从表3可以看出，正火后Rm为500～540Mpa，不高，ReL远高于标准250Mpa，A、Z也合格，

试样放在筐里不同位置（同炉）对正火和调质后力学性能的影响 表3

试样热处理 炉号 1 N（正2 3 1～3 4 QT（淬5 6 4～6 1～3 平均 N冷风 QT 火+回火） 602 605 500～540 /519 570～600 /582 567～600 583 400 397 300～315 /310 355～400 /378 370～400 387 30.0 27.0 25.5～30.5 /29.0 23.5～27.5 /25.0 29.0-31。30.5 62 63 46～55 /50 51～68 /57 49～69 61 -29 -29 -29 94、96、98 22～37 96 72 25～30 /28 185 178～185 135～151 163～185 164～168 试样放在3/4高度处的筐边位置，正火拉伸9炉，冲击2炉 594 392 26.0 67 -29 62、73、74 70 178 平均 火）风冷 534 528 619 308 295 400 25.0 26.0 25.0 35 38 60 -29 -29 -29 32、37、38 46、50、58 36 38 51 151 138～151 179 532 293 25.5 38 -29 42、43、45 43 142 517 283 280 42 Rm（Mpa） ReL（Mpa） A（%） Z（%） 温度℃ -29 冲击试验Akv( J) AVG( J) HB 备注 筐中心线距离筐底3/4高度处 试样放在筐中心线距离筐底2/4高度处 试样放在筐中心线距离筐底1/4高度处 试样放在筐中心线距离筐底3/4高度处 试样放在筐中心线距离筐底2/4高度处 试样放在筐中心线距离筐底1/4高度处 35、35、35 35 138 4～6 QT 注：1～6炉成份不同，表下三行同上不同炉热处理。AVG-三个试样冲击功平均值

加热和冷却好的筐边比筐内试棒性能好。筐内Z为35～42%，同标准35%相等或稍高，有疏松等影响，极易不合格。正火有时-29℃ Akv<27J，达不到客户要求。正火时工件放置位置对性能影响较大。通过1～3炉QT和N热处理后性能对比（见表3），QT的Rm、ReL和Z明显高于N，ReL和Z，分别提高了28.1%和50%。4～6炉放置筐内不同位置的试棒经QT和以前处理的力学性能情况也见表3。放在筐里不同位置试棒机械也明显高于正火处理。由于淬火时，淬火槽同时喷高压空气和水，槽下四周管孔喷水，搅动力大，工件表面水流相对速度加快，提高工件冷却速度，筐内部冷却速度也快，筐里外试棒性能差别不大。筐下部冷却速度快，往上逐渐降低-29℃ Akv也逐渐降低。下部 6号炉AVG(三个试样平均值）96J，仅次于我公司最高的98J。为保证工件的力学性能，大件和工件堆放热处理时，正火是不可取的。水冷正火的调质处理可获得较少的铁素体、较多细小均匀珠光体、托氏体和有时其他不平衡组织，经高温回火可获得较高的低温Akv和抗拉力学性能。

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实际生产36炉LCC、1.6220和39炉WCB、1.6019,Rm>605Mpa力学性能统计表分别见表4和表5图2、1。

LCC、1.6220， Rm≧605 Mpa 实测力学性能统计表 表 4 NO. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 LCC 1.6220 Rm（Mpa） 695 675 660 660 660 655 650 645 645 640 640 650 635 634 630 630 625 625 621 620 620 612 611 610 614 610 610 626 605 605 605 605 605 485-655 500-650 ReL（Mpa） 550 520 490 485 475 485 480 495 460 475 470 485 475 450 455 440 455 440 438 450 405 433 435 435 441 425 425 449 445 445 430 425 428 A(%) 25.5 27.0 24.0 23.5 24.5 25.5 25.0 25.5 24.5 26.5 30.5 23.5 25.0 24.0 27.0 28.5 25.5 25.5 25.5 26.0 27.5 27.0 25.5 25.0 25.5 26.0 27.0 25.5 29.5 26.0 25.5 26.5 26.5 Z(%) 60 68 49 53 56 59 56 67 58 55 62 53 63 58 60 61 62 64 58 68 65 56 62 64 54 60 59 61 67 69 66 63 63 AVG (- 46℃ )J 95 81 53 59 60 63 51 65 55 86 51 59 57 65 65 68 72 66 73 80 68 67 60 60 57 59 59 69 69 58 71 73 105 97 84 78 HB 207 176 196 192 173 190 197 188 183 201 186 194 181 195 182 186 209 197 194 176 196 188 190 213 190 192 182 196 187 174 183 177 185 181 170 173 备注 工件已再回火 客户要求27J ＂ ＂ ＂ ＂ 1.6220 ＂ 1.6220 1.6220 1.6220 1.6220 1.6220 1.6220 1.6220 1.6220 1.6220 ≧275 ≧300 ≧22 ≧22 ≥35 ≧20（27） ≧27（-40℃） 4

WCB、1.0619 Rm≧605Mpa力学性能统计表 表5 NO. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 WCB 1.0619 Rm（Mpa） 675 665 660 660 645 640 635 635 635 635 630 630 630 625 625 620 620 620 615 615 615 615 615 615 610 610 610 610 610 605 605 605 605 605 605 605 605 605 605 485～655 420～600 ReL（Mpa） 500 445 480 545 400 410 445 405 420 425 440 430 455 420 430 465 400 390 425 400 405 385 400 435 380 410 390 415 405 390 390 400 385 405 400 405 400 410 400 ≥250 ≥240 A（%） 25.5 25.5 24.0 26.5 25.0 25.0 24.5 25.0 26.0 26.5 26.0 26.0 30.0 25.0 25.0 23.5 24.0 28.0 29.0 26.5 24.5 31.0 26.0 25.5 25.5 27.5 29.5 27.0 25.0 26.5 25.5 25.5 27.0 25.5 24.5 26.0 26.5 31.0 30.5 ≥22 ≥22 Z（%） 59 65 53 69 65 62 58 59 66 64 56 62 62 64 63 61 57 66 67 62 61 62 63 62 62 60 65 71 62 64 66 66 65 67 61 66 60 66 62 ≥35 AVG（-29℃） J 65 61 51 57 51 53 94 51 60 58 58 63 79 57 63 98 62 56 74 77 53 60 70 64 58 55 61 55 71 94 66 69 75 70 72 70 69 63 96 ≥27 ≥27 (-20℃ ) HB 179 195 193 199 181 173 194 197 190 170 185 178 172 192 174 185 200 187 185 186 178 173 173 179 194 181 189 185 172 183 183 174 176 179 176 173 174 175 185 备注 1.0619 1.0619 1.0619 1.0619 1.0619 1.0619 1.0619 1.0619 冲击值为客户要求 注：Rm强度超标的工件重新回火后符合标准

从表4和图2可以看出，LCC和1.06220 Rm 605Mpa～695Mpa同样具有高的强塑性和低温冲击功。LCC Rm 695Mpa时，ReL最高550Mpa、A 25.5%、Z 60%、-46℃ AVG95J、HB207，AVG仅次于

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