GB∕T 42537-2023 特大型鍛鋼件的熱處理規(guī)范（正式版）

特大型鍛鋼件的熱處理規(guī)范國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)I前言 12規(guī)范性引用文件 13術(shù)語和定義 14基本要求 15熱處理設(shè)備 25.1加熱設(shè)備 25.2冷卻設(shè)備 25.3相關(guān)工裝輔具 26熱處理工藝 26.1熱處理工藝內(nèi)容 26.2轉(zhuǎn)子鍛件 26.3支承輥鍛件 36.4容器鍛件 37熱處理操作和過程控制 37.1一般要求 37.2轉(zhuǎn)子鍛件 37.3支承輥鍛件 47.4容器鍛件 48質(zhì)量控制與檢驗(yàn) 58.1制造大綱 58.2超聲檢測 58.3力學(xué)性能試驗(yàn) 58.4檢測設(shè)備與操作人員要求 59安全、衛(wèi)生和環(huán)境保護(hù)要求 5附錄A(資料性)特大型鍛鋼件常用材質(zhì)的化學(xué)成分 6附錄B(資料性)轉(zhuǎn)子鍛件常用材質(zhì)的熱處理工藝參數(shù) 7附錄C(資料性)特大型支承輥常用材質(zhì)的熱處理工藝參數(shù) 9附錄D(資料性)容器鍛件常用材質(zhì)的熱處理工藝參數(shù) 參考文獻(xiàn) Ⅲ本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識別專利的責(zé)任。本文件由中國機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會(huì)提出。本文件由全國大型鑄鍛件標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC506)歸口。本文件起草單位：二重(德陽)重型裝備有限公司、中國第一重型機(jī)械股份公司、上海電氣上重鑄鍛有限公司、太原重工股份有限公司、中信重工機(jī)械股份有限公司。1特大型鍛鋼件的熱處理規(guī)范1范圍本文件規(guī)定了采用250t以上鋼錠鍛制的特大型鍛鋼件熱處理的技術(shù)要求和工藝方法。本文件適用于鋼錠重量大于或等于250t,鍛件材質(zhì)以Ni2、Ni3、Ni4系列轉(zhuǎn)子材料，Cr2、Cr3、Cr4系列支承輥材料，12Cr2Mol、12Cr2MolV容器材料，20MnNiMo核電材料等為典型代表的能源、冶金、石油化工等行業(yè)重型裝備用特大型鍛鋼件的熱處理，特大型鍛鋼件常用材質(zhì)的化學(xué)成分見附錄A,其他材質(zhì)特大型鍛件參考本文件實(shí)施熱處理。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T7232金屬熱處理工藝術(shù)語GB/T13324熱處理設(shè)備術(shù)語GB15735金屬熱處理生產(chǎn)過程安全、衛(wèi)生要求GB/T16924鋼件的淬火與回火GB/T27946熱處理工作場所空氣中有害物質(zhì)的限值GB/T30822熱處理環(huán)境保護(hù)技術(shù)要求GB/T32541熱處理質(zhì)量控制體系GB/T37559—2019大型鍛鋼件的正火與退火3術(shù)語和定義GB/T7232、GB/T13324和GB/T37559—2019界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。特大型鍛鋼件super-scalesteelforgings單件采用250t以上鋼錠鍛制的鋼質(zhì)自由鍛件。4基本要求4.1制造廠應(yīng)有完善的質(zhì)量保證體系，應(yīng)具有生產(chǎn)過類似材料、相近尺寸的鍛件的業(yè)績或經(jīng)過評審類似鍛件的經(jīng)驗(yàn)。4.2熱處理之前應(yīng)對工藝方案進(jìn)行評定。工藝方案包括工藝方法、吊裝方法、使用的工藝裝備及必要的輔具、必要的技術(shù)措施、安全措施及工藝參數(shù)等。工藝方案通常宜采用成熟的工藝參數(shù)，允許根據(jù)實(shí)際情況稍微調(diào)整。4.3為保證鍛件質(zhì)量的可控性，制造廠應(yīng)具備特大型鍛鋼件的冶煉、鍛造和熱處理的能力。25熱處理設(shè)備5.1加熱設(shè)備5.1.1制造廠應(yīng)具有足夠承載能力和尺寸的大型加熱設(shè)備，并與產(chǎn)品等級需要相匹配。5.1.2特大型鍛鋼件用加熱設(shè)備有效加熱區(qū)的溫度均勻性應(yīng)不超過±15℃,其余應(yīng)符合GB/T169245.1.3加熱設(shè)備應(yīng)能實(shí)現(xiàn)升降溫速度可調(diào)可控。5.1.4溫度測量和控制系統(tǒng)應(yīng)符合GB/T37559—2019中5.2的規(guī)定。5.2冷卻設(shè)備5.2.1制造廠應(yīng)具有足夠能力的大型淬火裝置。適用的淬火冷卻方式包括浸液、噴淋、噴霧、鼓風(fēng)等。5.2.2為減小特大型鍛鋼件淬火熱應(yīng)力和提高性能均勻性，冷卻裝置應(yīng)保證鍛件在冷卻過程中各位置得到盡量均勻的冷卻效果，可采用旋轉(zhuǎn)裝置、水流攪拌裝置、導(dǎo)流裝置等輔助裝置。5.3相關(guān)工裝輔具5.3.1為滿足特大型鍛鋼件的加熱和淬火，制造廠應(yīng)具有足夠承載能力的起吊裝置，如行車、旋轉(zhuǎn)裝5.3.2為保證熱處理過程的操作安全性，特大型鍛鋼件在加熱過程中宜采用坐式或臥式支撐，不宜采用懸掛式。6熱處理工藝6.1熱處理工藝內(nèi)容熱處理工藝應(yīng)包括以下內(nèi)容：a)熱處理工藝類別、采用的熱處理設(shè)備名稱、加熱保溫方法、待處理產(chǎn)品的產(chǎn)品編號及名稱等；b)熱處理規(guī)范(升溫速度、保溫溫度和時(shí)間、降溫速度和方法、進(jìn)爐溫度、出爐溫度等);c)熱電偶的安裝數(shù)量及布置方位、固定方法(如有);d)工件在爐中的放置位置、支墊方法和間距要求；e)熱處理后檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)及其他要求。6.2轉(zhuǎn)子鍛件6.2.1鍛后熱處理鍛后熱處理采用正火加回火或其他經(jīng)評審合格的熱處理工藝。鍛件應(yīng)在正火溫度下保持足夠長的時(shí)間，以保證組織充分奧氏體化和均勻化，再以規(guī)定的方式冷卻到相應(yīng)的組織轉(zhuǎn)變溫度以下，隨后進(jìn)行回火，采用爐冷或空冷的方法進(jìn)行冷卻。轉(zhuǎn)子鍛件常用材質(zhì)的正火和回火工藝參數(shù)見附錄B。6.2.2性能熱處理原則上，鍛件粗加工后應(yīng)在垂直狀態(tài)下進(jìn)行性能熱處理。根據(jù)材質(zhì)的不同，性能熱處理一般為淬火和回火，鍛件采用浸液、噴淋等方式，直到鍛件表面溫度小于80℃為止?；鼗饻囟韧ǔＲ韵嚓P(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或用戶協(xié)議規(guī)定溫度值為最低溫度，原則為達(dá)到強(qiáng)度要求時(shí)，韌性最3好的溫度?；鼗鹌陂g，控制好保溫時(shí)間及冷卻速率，使殘余應(yīng)力達(dá)到最小。轉(zhuǎn)子鍛件常用材質(zhì)的淬火和回火工藝參數(shù)見附錄B。6.3支承輥鍛件6.3.1鍛后熱處理對于特大型支承輥鍛后熱處理一般采用正火加球化退火加回火。正火溫度下保持足夠長的時(shí)間，以保證組織奧氏體化和均勻化；球化退火及去氫溫度下的保溫時(shí)間應(yīng)足夠長(去氫保溫時(shí)間應(yīng)根據(jù)鋼中的實(shí)際氫含量設(shè)定),以得到韌性良好的球狀珠光體組織，同時(shí)還能防止產(chǎn)生白點(diǎn)或氫脆。特大型支承輥鍛件常用材質(zhì)的鍛后熱處理工藝參數(shù)見附錄C。特大型支承輥應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)備熱處理，方式通常為正火加回火或調(diào)質(zhì)處理，以使得輥頸力學(xué)性能滿足技術(shù)要求。特大型支承輥鍛件常用材質(zhì)的預(yù)備熱處理工藝參數(shù)見附錄C。特大型支承輥應(yīng)進(jìn)行表面淬火處理，以得到滿足使用要求的工作層。特大型支承輥鍛件常用材質(zhì)的表面淬火工藝參數(shù)見附錄C。6.4容器鍛件鍛后熱處理推薦為正火加回火。鍛件應(yīng)在正火溫度下保持足夠長的時(shí)間，以保證組織奧氏體化和均勻化，冷卻到相應(yīng)的組織轉(zhuǎn)變溫度以下，隨后進(jìn)行回火，回火后爐冷或空冷。容器鍛件常用材質(zhì)的鍛后熱處理工藝參數(shù)見附錄D。性能熱處理為正火和回火。正火時(shí)允許水淬加速冷卻，熱處理工藝可根據(jù)化學(xué)成分、截面尺寸由制造廠決定。冷卻速度以保證達(dá)到要求的力學(xué)性能為原則。容器鍛件常用材質(zhì)的性能熱處理工藝參數(shù)見附錄D。7熱處理操作和過程控制7.1一般要求熱處理操作和控制應(yīng)按熱處理工藝及工藝技術(shù)文件執(zhí)行。在工件裝爐前應(yīng)對熱處理設(shè)備、測量儀器、所需工裝輔具進(jìn)行檢查確認(rèn)，確認(rèn)所用的測量和記錄儀表的精度、量程是否符合工藝和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的要求。熱處理操作人員應(yīng)進(jìn)行熱處理記錄(注明熱處理爐號、工件號、熱處理日期等)并簽字，并由熱處理質(zhì)量檢查人員審核確認(rèn)。7.2轉(zhuǎn)子鍛件轉(zhuǎn)子鍛件毛坯入爐前應(yīng)對毛坯表面質(zhì)量情況進(jìn)行檢查。如有明顯的鍛造裂紋、重皮、折疊、縮孔等4影響后續(xù)熱處理質(zhì)量的表面缺陷，應(yīng)予以清除。轉(zhuǎn)子鍛件毛坯在爐內(nèi)應(yīng)合理擺放。墊鐵高度應(yīng)大于或等于500mm,每根坯料應(yīng)至少采用4個(gè)墊鐵(軸身2個(gè)，軸頸2個(gè))支撐，并在間隙處加入楔鐵，防止鍛件毛坯松動(dòng)和在處理過程中產(chǎn)生較大變形。如多根鍛件毛坯同爐處理，毛坯間隙應(yīng)大于或等于200mm,且坯料距爐門應(yīng)大于或等于500mm。7.2.2性能熱處理轉(zhuǎn)子入爐前應(yīng)對表面質(zhì)量情況進(jìn)行認(rèn)真檢查，如發(fā)現(xiàn)有裂紋、黑皮等表面缺陷應(yīng)予以清除。在井式爐處理時(shí)，轉(zhuǎn)子吊裝應(yīng)垂直。回火保溫階段，每班應(yīng)至少檢查兩次熱電偶孔的密封情況。特殊情況下，在臺(tái)車爐處理時(shí)，轉(zhuǎn)子應(yīng)放置在有效加熱區(qū)內(nèi)，并繪制實(shí)際的裝爐草圖及外接熱電偶的布置位置。浸水淬火時(shí)，水應(yīng)循環(huán)，水溫應(yīng)小于或等于35℃。7.3支承輥鍛件7.3.1鍛后熱處理支承輥鍛件毛坯入爐前應(yīng)對毛坯表面質(zhì)量情況進(jìn)行檢查。如有明顯的鍛造裂紋、重皮、折疊、縮孔等影響后續(xù)熱處理質(zhì)量的表面缺陷，應(yīng)予以清除。支承輥鍛件毛坯在爐內(nèi)應(yīng)合理擺放。墊鐵高度應(yīng)大于或等于500mm,并在間隙處加入楔鐵，防止鍛件毛坯松動(dòng)。如多根鍛件毛坯同爐處理，毛坯間隙應(yīng)大于或等于200mm,且坯料距爐門應(yīng)大于或等于500mm。7.3.2預(yù)備熱處理支承輥入爐前應(yīng)對表面質(zhì)量情況進(jìn)行認(rèn)真檢查，如發(fā)現(xiàn)有裂紋、黑皮等表面缺陷應(yīng)予以清除。通常采用高度大于或等于500mm墊鐵，工件裝爐，置于爐膛有效加熱區(qū)，并注意燒嘴位置。同時(shí)，工件擺放應(yīng)塞緊、墊平，并繪制實(shí)際的裝爐草圖及外接熱電偶的布置位置。支承輥表面淬火宜在大型差溫(有效加熱區(qū)直徑大于或等于1800mm,長度大于或等于3500mm)爐加熱，推薦大型鼓風(fēng)噴霧或噴水裝置上進(jìn)行淬火。點(diǎn)爐前檢查：對表面質(zhì)量情況進(jìn)行認(rèn)真檢查，如發(fā)現(xiàn)有裂紋、黑皮等表面缺陷應(yīng)予以清除；對差溫爐及噴淬裝置進(jìn)行全面檢查，確保設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)良好。7.4容器鍛件7.4.1鍛后熱處理容器鍛件毛坯入爐前應(yīng)對毛坯表面質(zhì)量情況進(jìn)行檢查。如有裂紋、重皮、折疊、縮孔、夾渣等表面缺容器鍛件毛坯在爐內(nèi)應(yīng)合理擺放。墊鐵高度應(yīng)大于或等于500mm,毛坯間隙應(yīng)大于或等于200mm,且坯料距爐門應(yīng)大于或等于500mm。7.4.2性能熱處理按工藝要求裝爐。工件宜采用立裝，通常采用高度大于或等于500mm墊鐵，工件裝爐，置于爐膛制實(shí)際的裝爐草圖及外接熱電偶的布置位置。操作時(shí)應(yīng)保證爐膛溫度均勻，不應(yīng)出現(xiàn)局部加熱不足或過熱，均熱要求鍛件溫度與爐膛溫度一致才5能保溫。8質(zhì)量控制與檢驗(yàn)8.1制造大綱需方有要求時(shí)，制造廠應(yīng)編制制造大綱，制造大綱為一份生產(chǎn)鍛件的詳細(xì)的制造、檢驗(yàn)和試驗(yàn)操作規(guī)程的計(jì)劃書，應(yīng)包含鍛件制造流程、制造工藝和制造設(shè)備等。8.2超聲檢測特大型鍛鋼件應(yīng)在鍛后熱處理后、調(diào)質(zhì)處理或預(yù)備熱處理前按產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行超聲檢測，檢測結(jié)果應(yīng)符合產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求。特大型鍛鋼件應(yīng)在性能熱處理之后按產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行超聲檢測，檢測結(jié)果應(yīng)符合產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求。如果發(fā)現(xiàn)將在最終產(chǎn)品中出現(xiàn)的不符合產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求的信號，應(yīng)由供需雙方協(xié)商后續(xù)處置方案。8.3力學(xué)性能試驗(yàn)性能熱處理后，制造廠按相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求對鍛件進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)符合產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求。8.4檢測設(shè)備與操作人員要求工件質(zhì)量檢測所采用的計(jì)量類設(shè)備應(yīng)有計(jì)量部門檢定合格的證書，且在有效期限內(nèi)。熱處理操作人員應(yīng)具備相應(yīng)的熱處理知識和具有相關(guān)設(shè)備操作證并應(yīng)經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)和考核。制造廠應(yīng)評估熱處理操作人員的水平并按照人員水平安排相應(yīng)的熱處理工作。9安全、衛(wèi)生和環(huán)境保護(hù)要求熱處理生產(chǎn)過程的安全、衛(wèi)生應(yīng)符合GB15735的規(guī)定。熱處理工作場所空氣中有害物質(zhì)的限值應(yīng)符合GB/T27946的規(guī)定。熱處理生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的氣體和液體等的排放和處理應(yīng)符合GB15735、GB/T30822的規(guī)定。6(資料性)特大型鍛鋼件常用材質(zhì)的化學(xué)成分特大型鍛鋼件常用材質(zhì)的化學(xué)成分見表A.1。表A.1特大型鍛鋼件常用材質(zhì)化學(xué)成分%材料牌號化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))來源CMnPSNiMoV其他元素22Cr2Ni3MoV0.20~0.10~0.40~1.50~2.80~0.40~采用真空碳脫氧時(shí)：Si≤0.10;Al≤0.010;Sn≤0.015;Sb≤0.0015(目標(biāo)值);As≤0.02025Cr2Ni4MoV0.15~1.50~3.25~0.20~0.05~采用真空碳脫氧時(shí)：Si≤≤0.1030Cr2Ni4MoV0.20~1.50~3.25~0.25~0.07~Al≤0.010;Sn≤0.015;Sb≤0.0015(目標(biāo)值);As≤0.02040Cr3MoV0.35~0.40~0.50~3.00~0.50~40Cr4MoV0.35~0.40~0.50~3.00~0.50~45Cr4NiMoV0.40~0.40~0.60~3.50~0.40~0.40~0.05~0.30~2.00~0.90~NB/T470080.30~2.00~0.90~0.25~Nb≤0.070;Ti≤0.030;B≤0.002NB/T4700820MnNiMo0.17~0.15~1.20~0.40~0.45~NB/T470087溫度/℃溫度/℃(資料性)轉(zhuǎn)子鍛件常用材質(zhì)的熱處理工藝參數(shù)轉(zhuǎn)子鍛件常用材質(zhì)的正火和回火工藝參數(shù)見圖B.1,淬火和回火工藝參數(shù)見圖B.2。凹火溫度均熱保溫冷卻升溫均熱保溫時(shí)問/h40～50>1600～170045～55>1700～1800>1800～1900>1900～200022～2760～70>2000～210025～3065～75>2100～220028～33>2200～2300>2300～240080～90>2400～250085～90>2500～260041～4890～105>2600～270044～5295～110>2700～280048～56>2800～2900>2900～300025Cr2Ni4MoV、30Cr2Ni4MoV材質(zhì)的轉(zhuǎn)子鍛件可參照本曲線進(jìn)行設(shè)計(jì)。圖B.1轉(zhuǎn)子鍛件常用材質(zhì)的正火和回火工藝參數(shù)8溫度/℃溫度/℃淬火溫度回火溫度升溫保溫噴水冷卻升溫保溫冷卻時(shí)間/h40～50>1600～170045～55>1700～180040～50>1800～190045～55>1900～200060～70>2000～210065～75>2100～220060～70>2200～230065～75>2300～240080～90>2400～250085～90>2500～260080～9090～105>2600～270085～11095～110>2700～280090～115>2800～290095～120>2900～300025Cr2Ni4MoV、30Cr2Ni4MoV材質(zhì)的轉(zhuǎn)子鍛件可參照本曲線進(jìn)行設(shè)計(jì)。圖B.2轉(zhuǎn)子鍛件常用材質(zhì)的淬火和回火工藝參數(shù)9溫度/℃溫度/℃(資料性)特大型支承輥常用材質(zhì)的熱處理工藝參數(shù)特大型支承輥常用材質(zhì)的鍛后熱處理工藝參數(shù)見圖C.1,預(yù)備熱處理工藝參數(shù)見圖C.2,表面淬火熱處理工藝參數(shù)見圖C.3。正火溫度正火溫度球化溫度1球化溫度2冷卻冷卻保溫冷卻升溫