【摘 要】
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20MnMoNb钢广泛应用于多种超高压试验容器,随着其壁厚的增加,对热处理工艺有了更高的要求。在锻件的实际热处理过程中,在一定尺寸范围内(300mm~500mm),部分材料有相关的热处
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20MnMoNb钢广泛应用于多种超高压试验容器,随着其壁厚的增加,对热处理工艺有了更高的要求。在锻件的实际热处理过程中,在一定尺寸范围内(300mm~500mm),部分材料有相关的热处理标准可供参考,但对于厚度超过500mm的20MnMoNb钢锻件材料,尚未出现参考标准。本文建立了20MnMoNb大厚锻件的热处理过程中的温度场仿真模型,同时采用热电偶测温系统实时监测了工件热处理过程中不同区域的升温曲线,经模拟结果与实测结果的对比分析,对模型的计算可靠性进行了验证。采用该热处理模型,对550×550×650mm大厚锻件的热处理过程中的温度场及其分布情况进行了模拟,对心壁温差及其影响因素进行了分析。结果表明,热处理过程中,低温阶段的保温平台,延长保温时间,对升温曲线的影响不如高温阶段明显。当炉膛峰值温度提升至910℃,并延长保温时间至18 h时为较为理想的淬火工艺。工件的最高温度为897.7℃,最低温度为895.3℃,能够满足20MnMoNb的淬火温度要求。将炉膛峰值温度提升至680℃,并延长保温时间至14 h为较为理想的回火工艺。工件的最高温度为663.1℃,最低温度为656.5℃,能够满足20MnMoNb的回火温度要求。根据模拟的热处理工艺,对550×550×650mm的大锻件进行了锻后热处理,并对该锻件的各区域组织性能进行了分区评估。结果表明,各区域的微观组织均出现了差异性。中部区(CG)延锻压方向的组织变化过程为:块状铁素体+珠光体+粒状贝氏体→块状铁素体+板条状贝氏体+少量马氏体→回火屈氏体→回火索氏体;外部区(BG)延锻压方向的演变过程为:铁素体+珠光体+贝氏体+少量马氏体→马氏体板条+回火混合组织→回火索氏体。在马氏体聚集的区域,组织硬度较高。CG和BG区的拉伸性能也随着组织的变化而变化,但两区域的变化趋势大体相同。CG在距离心部~150mm处取得一个强度峰值,BG区在距离心部~120mm处取得一个强度峰值。根据组织与性能的对比,可以推算该工艺下,550mm厚的20MnMoNb的淬透范围约为155mm*2,而回火完全区域范围约为95mm*2。
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