(高清版)GB∕T 37558-2019 大型鍛鋼件的鍛后熱處理

ICS25.200大型鍛鋼件的鍛后熱處理國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)I Ⅲ 1 1334待處理鍛鋼件 2 2 37鍛后熱處理質(zhì)量與檢驗(yàn) 5 6 610能源消耗要求 611產(chǎn)品質(zhì)量報(bào)告單 6附錄A(資料性附錄)各鋼種正火(或退火)及高溫回火溫度 8附錄B(資料性附錄)鍛后預(yù)防白點(diǎn)退火工藝 附錄C(資料性附錄)去氫退火工藝的氫擴(kuò)散計(jì)算方法 附錄D(資料性附錄)鍛鋼件有效厚度計(jì)算方法 附錄E(資料性附錄)鍛后晶粒細(xì)化正火工藝 ⅢGB/T37558—2019本標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T1.1—2009給出的規(guī)則起草。請(qǐng)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(shí)別這些專利的責(zé)任。本標(biāo)準(zhǔn)由全國(guó)熱處理標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC75)提出并歸口。陽(yáng)中重鑄鍛有限責(zé)任公司、西安福萊特?zé)崽幚碛邢薰尽⒔K豐東熱處理及表面改性工程技術(shù)研究有限公司。1GB/T37558—2019大型鍛鋼件的鍛后熱處理2規(guī)范性引用文件下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文GB/T231.1金屬材料布氏硬度試驗(yàn)第1部分：試驗(yàn)方法GB/T6394金屬平均晶粒度測(cè)定方法GB/T7232金屬熱處理工藝術(shù)語(yǔ)GB/T9452熱處理爐有效加熱區(qū)測(cè)定方法GB/T13298金屬顯微組織檢驗(yàn)方法GB/T13324熱處理設(shè)備術(shù)語(yǔ)GB/T17358熱處理生產(chǎn)電耗計(jì)算和測(cè)定方法GB/T17394.1金屬材料里氏硬度試驗(yàn)第1部分：試驗(yàn)方法GB/T19944熱處理生產(chǎn)燃料消耗計(jì)算和測(cè)定方法GB/T30824燃?xì)鉄崽幚頎t溫度均勻性測(cè)試方法GB/T30825熱處理溫度測(cè)量GB/T32541熱處理質(zhì)量控制體系GB/T37559大型鍛鋼件的正火與退火JB/T5000.15重型機(jī)械通用技術(shù)條件第15部分：鍛鋼件無(wú)損探傷3術(shù)語(yǔ)和定義GB/T7232、GB/T13324界定的以及下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。3.2恢復(fù)原始奧氏體粗大晶粒現(xiàn)象。2GB/T37558—20194待處理鍛鋼件鍛鋼件原始資料應(yīng)與實(shí)物一起運(yùn)抵熱處理車間，原始資料包括但不限于表1內(nèi)容。序號(hào)要求及說(shuō)明1資料數(shù)據(jù)待處理鍛鋼件名稱、質(zhì)量、數(shù)量必要資料待處理鍛鋼件數(shù)量及每個(gè)鍛件的爐號(hào)必要資料，應(yīng)確保每個(gè)鍛鋼件爐號(hào)的唯一性待處理鍛鋼件外形尺寸必要時(shí)應(yīng)附有簡(jiǎn)圖，提供待處理鍛鋼件的詳細(xì)外形尺寸材料牌號(hào)必要資料，如需要還應(yīng)提供實(shí)際化學(xué)成分化學(xué)成分若需去氫處理，應(yīng)提供氫含量報(bào)告無(wú)損檢測(cè)金相組織若需細(xì)化晶粒，應(yīng)提供晶粒度報(bào)告2前道加工制造方法鍛造注明冷鍛/熱鍛，必要時(shí)注明鍛造比焊接注明焊接部位待處理鍛鋼件表面不應(yīng)存在影響熱處理質(zhì)量的裂紋等缺陷。5鍛后熱處理設(shè)備5.1.1大型鍛鋼件的加熱應(yīng)選用符合要求的熱處理爐，加熱介質(zhì)一般為空氣，有特殊要求的鍛件可選用特定的氣氛爐。熱處理爐應(yīng)在其有效加熱區(qū)檢驗(yàn)合格有效期內(nèi)使用。5.1.2熱處理爐有效加熱區(qū)應(yīng)每6個(gè)月檢測(cè)一次，檢測(cè)方法應(yīng)符合GB/T9452、GB/T30824和5.1.3鍛后熱處理加熱爐有效加熱區(qū)溫度偏差應(yīng)符合表2要求，其余質(zhì)量要求應(yīng)滿足GB/T32541中相關(guān)規(guī)定要求。工藝正火退火回火最大偏差士15℃士20℃GB/T37558—20195.2.1.1熱處理爐儀表系統(tǒng)類型和技術(shù)要求應(yīng)不低于GB/T30825中D類要求。5.2.1.2儀表系統(tǒng)應(yīng)在首次使用前定期進(jìn)行精度校驗(yàn)，未按規(guī)定進(jìn)行系統(tǒng)精度校驗(yàn)的設(shè)備不能使用。儀表系統(tǒng)類型及系統(tǒng)準(zhǔn)確度要求和校驗(yàn)周期應(yīng)滿足GB/T32541中IV類設(shè)備的規(guī)定要求，具體見(jiàn)表3。表3儀表精度要求和校驗(yàn)周期控溫儀表準(zhǔn)確度級(jí)別記錄儀表準(zhǔn)確度級(jí)別檢測(cè)周期0.5級(jí)0.5級(jí)6個(gè)月5.2.2.1溫度傳感器的選擇和使用應(yīng)符合GB/T30825中規(guī)定。5.2.2.2用于測(cè)量鍛件溫度的載荷熱電偶應(yīng)能與鍛件緊密接觸。載荷熱電偶應(yīng)加以防護(hù)，不受爐溫輻射和爐內(nèi)氣氛的影響。5.3冷卻設(shè)備6鍛后熱處理工藝6.2.2應(yīng)對(duì)裝爐溫度進(jìn)行控制以防止形成白點(diǎn)和發(fā)生開(kāi)裂。6.2.3預(yù)防白點(diǎn)退火溫度通常選擇650℃左右，具體鋼種可參考附錄A。6.2.4退火保溫時(shí)間應(yīng)根據(jù)鍛件尺寸、原始?xì)浜?，?jīng)由鍛件的氫擴(kuò)散計(jì)算確定。附錄B為預(yù)防白點(diǎn)退火常用工藝。氫擴(kuò)散計(jì)算方法可參考附錄C。6.2.5冷卻速度應(yīng)足夠緩慢，以防瞬時(shí)應(yīng)力過(guò)大而出現(xiàn)白點(diǎn)，并盡量減少鍛件中的殘余應(yīng)力。通常將冷卻過(guò)程分為兩個(gè)階段：在400℃以上，冷卻速度應(yīng)小于60℃/h;在400℃以下，應(yīng)采取更為緩慢的冷6.2.6本工藝也可與正火處理后的高溫回火合并同時(shí)實(shí)施。6.2.7對(duì)于氫含量比較高的鍛件，可選用鋼的Ac?點(diǎn)附近循環(huán)加熱和快速終冷的工藝，以縮短退火時(shí)間。34GB/T37558—20196.4晶粒細(xì)化和均勻化處理6.4.1.1對(duì)于鍛件鍛后直接進(jìn)行的均勻化、細(xì)化晶粒的熱處理，采用高溫正火，即加熱溫度為Ac?/Ac?十(100℃~150℃)。具體鋼種選用的正火溫度可參考附錄A。6.4.1.2各溫度段加熱應(yīng)采用不同速度，并且有不同的保溫和均熱時(shí)間。具體要求見(jiàn)表4。重要產(chǎn)品生產(chǎn)時(shí)應(yīng)在鍛件最厚截面安放熱電偶，熱電偶溫度到達(dá)正火溫度后均溫過(guò)程結(jié)束。當(dāng)鍛件表面安放多支熱電偶時(shí)，應(yīng)在所有熱電偶溫度均到達(dá)正火溫度時(shí)均熱過(guò)程結(jié)束。表4晶粒細(xì)化正火加熱規(guī)范溫度段加熱速度保溫時(shí)間/h低溫段200℃~450℃不限鍛件厚度"/mm等溫400～1000碳鋼和低合金鋼：2～3中高合金鋼：3～50.5/100mm～1.0/100mm厚彈塑性轉(zhuǎn)變溫度段600℃~700℃限速加熱至該溫度段，一般：20℃/h～80℃/h該段等溫時(shí)間不低于低溫段等溫時(shí)間正火溫度段Ac?/Ac?十(100℃~150℃)加快加熱速度有利晶粒細(xì)化均熱約為保溫時(shí)間的一半保溫碳鋼和低合金鋼：0.8/100mm~1.8/100mm厚中高合金鋼：1/100mm～2/100mm厚“為有效厚度，其計(jì)算方法參見(jiàn)附錄D。6.4.1.3大型鍛鋼件正火冷卻時(shí)應(yīng)對(duì)終冷溫度進(jìn)行控制。終冷溫度應(yīng)盡量低，確保奧氏體在冷卻過(guò)程6.4.1.4正火后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行高溫回火，高溫回火溫度可參考附錄A。6.4.1.5鍛后晶粒細(xì)化正火工藝可參考附錄E。6.4.2.1一次正火難以達(dá)到晶粒要求時(shí)，可采用多次正火然后再進(jìn)行高溫回火的工藝。6.4.2.2后續(xù)正火溫度應(yīng)低于第一次正火溫度，最后一次正火溫度可參考附錄A。正火次數(shù)根據(jù)材料和鍛件大小設(shè)定。6.4.2.3多次正火后依然應(yīng)進(jìn)行高溫回火，高溫回火溫度可參考附錄A。6.4.3.1對(duì)于含Cr、Ni等元素含量較高的高淬透性鋼，由于組織遺傳顯著,也可采用等溫退火工藝切斷組織遺傳。6.4.3.2等溫退火溫度可參考附錄A。等溫溫度應(yīng)設(shè)定為珠光體轉(zhuǎn)變?cè)杏谧疃虦囟?，等溫時(shí)間依據(jù)過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)曲線中珠光體轉(zhuǎn)變終了時(shí)間確定。5GB/T37558—20196.5工藝過(guò)程控制熱處理操作人員應(yīng)經(jīng)過(guò)培訓(xùn)并有相關(guān)證書(shū)。鍛件熱處理前需對(duì)表面進(jìn)行檢查清理以確保不存在影響熱處理質(zhì)量的表面缺陷。由于大型鍛鋼件的特殊性，鍛件裝爐時(shí)應(yīng)注意以下操作要求：a)裝爐時(shí)鍛件應(yīng)平穩(wěn)放置于熱處理爐的有效加熱區(qū)域內(nèi)，如使用燃?xì)鉅t時(shí)應(yīng)避免噴嘴、火焰直接對(duì)鍛鋼件加熱。b)形狀相似而且有效厚度相近的鍛件可以同爐進(jìn)行熱處理，但鍛件的擺放應(yīng)使?fàn)t氣在其內(nèi)外表c)裝爐時(shí)應(yīng)對(duì)鍛件的冷、熱態(tài)吊裝進(jìn)行設(shè)計(jì)，采用合理的工裝，防止鍛件產(chǎn)生過(guò)大變形。d)鍛件裝爐時(shí)應(yīng)配置適用的起吊裝置。鍛件的起吊設(shè)備及工裝應(yīng)保證操作安全性。生產(chǎn)前，需進(jìn)行試吊以確保操作時(shí)的安全。鍛件的起吊設(shè)備及工裝應(yīng)考慮對(duì)鍛件的冷卻效果的影響。鍛件在規(guī)定溫度保溫結(jié)束后，應(yīng)按工藝規(guī)定方式進(jìn)行冷卻。當(dāng)鍛件出爐后在空氣中冷卻時(shí)，應(yīng)將鍛件墊高、墊平，保證鍛件四周及上下空氣流通，若需鼓風(fēng)或噴霧應(yīng)保證鍛件均勻冷卻。鍛件的生產(chǎn)應(yīng)按以下要求進(jìn)行記錄：a)鍛件生產(chǎn)時(shí)所用生產(chǎn)設(shè)備、溫度記錄、鍛件放置位置、起吊b)所有記錄應(yīng)由相關(guān)操作人員在操作結(jié)束后簽字確認(rèn)。c)本記錄的留存應(yīng)保證鍛件質(zhì)量問(wèn)題的可追溯性。7鍛后熱處理質(zhì)量與檢驗(yàn)7.1檢驗(yàn)項(xiàng)目與方法鍛件完成熱處理后應(yīng)首先檢測(cè)外觀是否存在裂紋、傷痕等缺陷，必要時(shí)可采用磁粉或滲透探傷等檢測(cè)方法按照相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗(yàn)。若采購(gòu)方有規(guī)定，鍛件表面硬度應(yīng)滿足技術(shù)文件要求。技術(shù)文件中需注明表面硬度的檢測(cè)位置、測(cè)6GB/T37558—2019試方法和驗(yàn)收要求。鍛件表面硬度檢驗(yàn)應(yīng)按照GB/T231.1或GB/T17394.1的要求進(jìn)行。熱處理后應(yīng)使用相應(yīng)的儀器和量具測(cè)量鍛件尺寸，保證鍛件最終交貨尺寸要求。要求進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)的鍛件可按JB/T5000.15執(zhí)行，若合同中另有規(guī)定按合同要求執(zhí)行。需要進(jìn)行金相檢驗(yàn)的鍛件，可按照GB/T13298、GB/T6394進(jìn)行顯微組織檢驗(yàn)和晶粒度評(píng)定。合同中另有規(guī)定的按合同要求執(zhí)行。7.2檢測(cè)設(shè)備與檢測(cè)人員鍛件鍛后熱處理的質(zhì)量檢測(cè)所采用的計(jì)量設(shè)備應(yīng)由計(jì)量部門定期進(jìn)行檢查和標(biāo)定，頒發(fā)合格證書(shū)，且執(zhí)行檢測(cè)時(shí)檢測(cè)設(shè)備應(yīng)在有效標(biāo)定期限內(nèi)。檢驗(yàn)人員應(yīng)按規(guī)定經(jīng)過(guò)培訓(xùn)、考核，有相應(yīng)的專業(yè)資格證書(shū)后方可執(zhí)行檢測(cè)工作。7.3重新熱處理晶粒度不符合要求或超聲波探傷靈敏度不滿足相關(guān)要求時(shí)，鍛件應(yīng)進(jìn)行重新熱處理。若硬度過(guò)高，8校形8.1當(dāng)鍛件需要校形時(shí)，宜在高溫回火前進(jìn)行校形。8.2高溫回火后進(jìn)行校形，鍛件校形后應(yīng)進(jìn)行去應(yīng)力退火，去應(yīng)力退火溫度應(yīng)低于前期高溫回火溫度20℃以上。大型鍛鋼件的鍛后熱處理過(guò)程中的安全、衛(wèi)生應(yīng)符合GB15735的規(guī)定。10能源消耗要求正火與退火工藝的能源消耗定額應(yīng)符合GB/T17358和GB/T19944的有關(guān)規(guī)定。11產(chǎn)品質(zhì)量報(bào)告單根據(jù)要求可按每批或每爐開(kāi)具報(bào)告單。報(bào)告單應(yīng)包括下列內(nèi)容：7GB/T37558—2019b)工藝類型或工藝代號(hào)；e)檢測(cè)或評(píng)判依據(jù)；f)檢驗(yàn)員姓名或代號(hào)；g)加工單位名稱；8GB/T37558—2019(資料性附錄)各鋼種正火(或退火)及高溫回火溫度表A.1為不同鋼種正火或退火及高溫回火參考溫度。表A.1各鋼種正火(或退火)及高溫回火溫度序號(hào)鋼種Ac?/℃℃M,/℃正火或退火溫度/℃高溫回火溫度/℃單獨(dú)生產(chǎn)配爐一般情況考慮去氫1234567899表A.1(續(xù))序號(hào)鋼種Ac?/℃Ac?或Acm/℃M,/℃正火或退火溫度/℃高溫回火溫度/℃單獨(dú)生產(chǎn)配爐一般情況考慮去氫850～870840～880630～66042CrMo840～860830～870630～660840～860840～880630～660860～880850～900630～66024CrMo10880～900880～910630～660910～930630～660930～950920～960640～690630～700Cr5Mo920～940900～950630～700882～914400～430960～980960～990630～70024CrMoV55900～950880～950680～740630～700835～855900～920630～660840～880970～990680～70030CrlMolV940～960930～700630～700950～970930～970640～710630～710880～900870～900630～660900～920900～950630～660900～920880～930630～660880～900870～900630～66042SiMn860～890860～900630～660840～860830～870630～660870～890860～890—630～66040CrMnMo840～860830～870630～66032Cr2MnMo880～910870～910630～66020Cr2Mn2Mo880～910880～920630～660880～900880～910630～660序號(hào)鋼種Ac?/℃℃M,/℃正火或退火溫度/℃單獨(dú)生產(chǎn)配爐一般情況考慮去氫— 一 一———表A.1(續(xù))序號(hào)鋼種Ac?/℃℃單獨(dú)生產(chǎn)配爐一般情況考慮去氫—表A.1(續(xù))序號(hào)鋼種Ac?/℃℃M、/℃單獨(dú)生產(chǎn)配爐一般情況考慮去氫GCr15SiMn注：Ac?表示加熱時(shí)珠光體向奧氏體轉(zhuǎn)變的開(kāi)始溫度，Ac?表示加熱時(shí)鐵素體全部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體終了溫度，Ac表示加熱時(shí)二次滲碳體全部溶入奧氏體的終了溫度，M、表示馬氏體轉(zhuǎn)變起始溫度。GB/T37558—2019(資料性附錄)鍛后預(yù)防白點(diǎn)退火工藝圖B.1和表B.1為大型鍛鋼件鍛后預(yù)防白點(diǎn)退火工藝曲線及工藝參數(shù)。保持450~550保持630~均溫加熱保均溫加熱保持冷卻保持630~保持圖B.1鍛后預(yù)防白點(diǎn)退火工藝表B.1鍛后預(yù)防白點(diǎn)退火工藝參數(shù)組別鋼號(hào)冷卻速度/出爐溫度℃≤2.5～3.53.5～4.5IⅡ20Mn2,20Cr～40Cr,20SiMn～35SiMn,Ⅲ34CrMol,42CrMo,40CrMnMo,38CrMoAl,42SiMn,50SiMn,GB/T37558—2019(資料性附錄)去氫退火工藝的氫擴(kuò)散計(jì)算方法C.1原始?xì)浜繙y(cè)定由于原始鋼水凝固時(shí)，氫的偏析現(xiàn)象使得鋼錠中各部位氫含量有差異，因此可用原始鋼水的平均氫含量作為大型鍛鋼件去氫計(jì)算的原始?xì)浜?。若采用鋼錠冒口的取樣定氫結(jié)果，則應(yīng)減去0.5mg/kg~1.5mg/kg后的數(shù)值作為去氫計(jì)算的原始?xì)浜?。C.2極限氫含量大型鍛鋼件無(wú)白點(diǎn)極限氫含量值分為四組，見(jiàn)表C.1。表C.1各類合金無(wú)白點(diǎn)極限氫含量白點(diǎn)敏感類別極限氫含量mg/kg低敏感(低碳低合金鋼)中等敏感(中碳低合金鋼)較高敏感(高、中碳合金鋼)強(qiáng)敏感(高合金鋼)C.3圓柱形大型鍛鋼件的去氫效果圓柱形大型鍛鋼件的去氫效果可用鍛鋼件中氫的濃度準(zhǔn)數(shù)表達(dá)，濃度準(zhǔn)數(shù)可按照式(C.1)進(jìn)行定量計(jì)算。……(C.1)式中：U——鍛鋼件中氫的濃度準(zhǔn)數(shù)；H——去氫退火后鍛鋼件中的氫含量；H?——去氫退火前鍛鋼件中的原始?xì)浜?；D——?dú)涞臄U(kuò)散系數(shù)，可由表C.2查出；t——擴(kuò)散時(shí)間，單位為小時(shí)(h);R——圓柱形鍛鋼件的半徑，單位為厘米(cm); 畢氏準(zhǔn)數(shù)，通常以B;表示。其中P為滲透性系數(shù)，Q為透過(guò)性系數(shù)；GB/T37558—2019B;、F?、r/R以及U之間的關(guān)系見(jiàn)表C.3。溫度/℃擴(kuò)散系數(shù)cm2/hY-Fe0.900.6840.4680.3130.970.2050.840.1120.8295—0.7980.7875—0.7770.76650.7560.7450.7350.0560.6120.0234000.4970.0070.3600.0020.2400.0080.0040.001表C.3圓柱形鍛鋼件的B;、Fo、r/R、與U之間的關(guān)系F?B;46r/RU0.020.999310.992660.995630.991760.909430.040.997860.962370.998860.952360.997580.936780.998100.927690.998390.911860.060.989700.909980.988050.887920.983350.859180.981040.841330.977980.825590.100.934390.796400.916350.755420.899350.709560.887230.682100.871090.649070.200.698690.556320.650340.496890.599810.439260.571190.407400.541860.373980.300.491640.386970.432060.326550.373610.273010.346680.245450.315470.217510.400.342420.268980.284410.214600.234300.169770.209060.147880.183690.126630.500.238060.186950.186960.141030.145740.105590.126540.089100.106950.073730.600.165470.129930.122860.092680.090640.065670.075890.053680.062770.042920.800.079920.062750.053060.040030.035060.025400.027540.021110.014550.038600.030310.022910.017290.013560.009820.010000.007160.018650.014640.009000.007470.005240.003800.003630.00243一0.009000.007070.004270.003220.002030.001470.00132—0.006260.004910.002810.002120.001260.00092——C.4函數(shù)準(zhǔn)數(shù)的確定C.4.1畢氏準(zhǔn)數(shù)(B;)畢氏準(zhǔn)數(shù)為大型鍛鋼件半徑R的函數(shù)，畢氏準(zhǔn)數(shù)可按照式(C.2)計(jì)算。位置準(zhǔn)數(shù)…………(C.2)大型鍛鋼件中氫含量的分布情況隨鋼錠的尺寸變化而變化，在圓柱形鍛鋼件的去氫計(jì)算中，位置準(zhǔn)數(shù)取值如下：———φ300mm以下的鍛鋼件，位置準(zhǔn)數(shù)應(yīng)取0;——φ400mm~φl(shuí)600mm以上的鍛鋼件，位置準(zhǔn)數(shù)應(yīng)取1/2。大型鍛鋼件的尺寸不同，鍛造火次不同時(shí)，鍛造過(guò)程的去氫時(shí)間準(zhǔn)數(shù)相差很大。在圓柱形鍛鋼件的去氫計(jì)算中，首先確定鍛件在某一時(shí)間間隔中的代表性溫度與鋼的組織狀態(tài)，然后由表C.2中查出鋼的擴(kuò)散系數(shù)，即可算出這段時(shí)間的氫擴(kuò)散當(dāng)量。將整個(gè)工藝過(guò)程的氫擴(kuò)散當(dāng)量加在一起，除以鍛件最大截面處的R2,即得到時(shí)間準(zhǔn)數(shù)GB/T37558—2019C.4.4濃度準(zhǔn)數(shù)(U)由以上各準(zhǔn)數(shù)及表C.3查出此時(shí)的U值(即濃度準(zhǔn)數(shù)),即可算出在完成鍛后熱處理過(guò)程之后，鍛件中剩余氫含量的數(shù)值。GB/T37558—2019(資料性附錄)鍛鋼件有效厚度計(jì)算方法表D.1為部分鍛鋼件熱處理時(shí)其有效厚度計(jì)算方法。表D.1鍛鋼件有效厚度計(jì)算方法鍛鋼件形狀尺寸關(guān)系有效厚度L