(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家市場監(jiān)督管理總局中國國家標準化管理委員會I Ⅲ 1 1334待處理鍛鋼件 2 2 37鍛后熱處理質(zhì)量與檢驗 5 6 610能源消耗要求 611產(chǎn)品質(zhì)量報告單 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)鍛后預防白點退火工藝 附錄C(資料性附錄)去氫退火工藝的氫擴散計算方法 附錄D(資料性附錄)鍛鋼件有效厚度計算方法 附錄E(資料性附錄)鍛后晶粒細化正火工藝 ⅢGB/T37558—2019本標準按照GB/T1.1—2009給出的規(guī)則起草。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構不承擔識別這些專利的責任。本標準由全國熱處理標準化技術委員會(SAC/TC75)提出并歸口。陽中重鑄鍛有限責任公司、西安福萊特熱處理有限公司、江蘇豐東熱處理及表面改性工程技術研究有限公司。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于本文件的應用是必不可少的。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第1部分：試驗方法GB/T6394金屬平均晶粒度測定方法GB/T7232金屬熱處理工藝術語GB/T9452熱處理爐有效加熱區(qū)測定方法GB/T13298金屬顯微組織檢驗方法GB/T13324熱處理設備術語GB/T17358熱處理生產(chǎn)電耗計算和測定方法GB/T17394.1金屬材料里氏硬度試驗第1部分：試驗方法GB/T19944熱處理生產(chǎn)燃料消耗計算和測定方法GB/T30824燃氣熱處理爐溫度均勻性測試方法GB/T30825熱處理溫度測量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重型機械通用技術條件第15部分：鍛鋼件無損探傷3術語和定義GB/T7232、GB/T13324界定的以及下列術語和定義適用于本文件。3.2恢復原始奧氏體粗大晶?，F(xiàn)象。2GB/T37558—20194待處理鍛鋼件鍛鋼件原始資料應與實物一起運抵熱處理車間，原始資料包括但不限于表1內(nèi)容。序號要求及說明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)量及每個鍛件的爐號必要資料，應確保每個鍛鋼件爐號的唯一性待處理鍛鋼件外形尺寸必要時應附有簡圖，提供待處理鍛鋼件的詳細外形尺寸材料牌號必要資料，如需要還應提供實際化學成分化學成分若需去氫處理，應提供氫含量報告無損檢測金相組織若需細化晶粒，應提供晶粒度報告2前道加工制造方法鍛造注明冷鍛/熱鍛，必要時注明鍛造比焊接注明焊接部位待處理鍛鋼件表面不應存在影響熱處理質(zhì)量的裂紋等缺陷。5鍛后熱處理設備5.1.1大型鍛鋼件的加熱應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。熱處理爐應在其有效加熱區(qū)檢驗合格有效期內(nèi)使用。5.1.2熱處理爐有效加熱區(qū)應每6個月檢測一次，檢測方法應符合GB/T9452、GB/T30824和5.1.3鍛后熱處理加熱爐有效加熱區(qū)溫度偏差應符合表2要求，其余質(zhì)量要求應滿足GB/T32541中相關規(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)類型和技術要求應不低于GB/T30825中D類要求。5.2.1.2儀表系統(tǒng)應在首次使用前定期進行精度校驗，未按規(guī)定進行系統(tǒng)精度校驗的設備不能使用。儀表系統(tǒng)類型及系統(tǒng)準確度要求和校驗周期應滿足GB/T32541中IV類設備的規(guī)定要求，具體見表3。表3儀表精度要求和校驗周期控溫儀表準確度級別記錄儀表準確度級別檢測周期0.5級0.5級6個月5.2.2.1溫度傳感器的選擇和使用應符合GB/T30825中規(guī)定。5.2.2.2用于測量鍛件溫度的載荷熱電偶應能與鍛件緊密接觸。載荷熱電偶應加以防護，不受爐溫輻射和爐內(nèi)氣氛的影響。5.3冷卻設備6鍛后熱處理工藝6.2.2應對裝爐溫度進行控制以防止形成白點和發(fā)生開裂。6.2.3預防白點退火溫度通常選擇650℃左右，具體鋼種可參考附錄A。6.2.4退火保溫時間應根據(jù)鍛件尺寸、原始氫含量，經(jīng)由鍛件的氫擴散計算確定。附錄B為預防白點退火常用工藝。氫擴散計算方法可參考附錄C。6.2.5冷卻速度應足夠緩慢，以防瞬時應力過大而出現(xiàn)白點，并盡量減少鍛件中的殘余應力。通常將冷卻過程分為兩個階段：在400℃以上，冷卻速度應小于60℃/h;在400℃以下，應采取更為緩慢的冷6.2.6本工藝也可與正火處理后的高溫回火合并同時實施。6.2.7對于氫含量比較高的鍛件，可選用鋼的Ac?點附近循環(huán)加熱和快速終冷的工藝，以縮短退火時間。34GB/T37558—20196.4晶粒細化和均勻化處理6.4.1.1對于鍛件鍛后直接進行的均勻化、細化晶粒的熱處理，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各溫度段加熱應采用不同速度，并且有不同的保溫和均熱時間。具體要求見表4。重要產(chǎn)品生產(chǎn)時應在鍛件最厚截面安放熱電偶，熱電偶溫度到達正火溫度后均溫過程結束。當鍛件表面安放多支熱電偶時，應在所有熱電偶溫度均到達正火溫度時均熱過程結束。表4晶粒細化正火加熱規(guī)范溫度段加熱速度保溫時間/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該段等溫時間不低于低溫段等溫時間正火溫度段Ac?/Ac?十(100℃~150℃)加快加熱速度有利晶粒細化均熱約為保溫時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，其計算方法參見附錄D。6.4.1.3大型鍛鋼件正火冷卻時應對終冷溫度進行控制。終冷溫度應盡量低，確保奧氏體在冷卻過程6.4.1.4正火后應及時進行高溫回火，高溫回火溫度可參考附錄A。6.4.1.5鍛后晶粒細化正火工藝可參考附錄E。6.4.2.1一次正火難以達到晶粒要求時，可采用多次正火然后再進行高溫回火的工藝。6.4.2.2后續(xù)正火溫度應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)材料和鍛件大小設定。6.4.2.3多次正火后依然應進行高溫回火，高溫回火溫度可參考附錄A。6.4.3.1對于含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。等溫溫度應設定為珠光體轉變孕育期最短溫度，等溫時間依據(jù)過冷奧氏體等溫轉變動力學曲線中珠光體轉變終了時間確定。5GB/T37558—20196.5工藝過程控制熱處理操作人員應經(jīng)過培訓并有相關證書。鍛件熱處理前需對表面進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，鍛件裝爐時應注意以下操作要求：a)裝爐時鍛件應平穩(wěn)放置于熱處理爐的有效加熱區(qū)域內(nèi)，如使用燃氣爐時應避免噴嘴、火焰直接對鍛鋼件加熱。b)形狀相似而且有效厚度相近的鍛件可以同爐進行熱處理，但鍛件的擺放應使爐氣在其內(nèi)外表c)裝爐時應對鍛件的冷、熱態(tài)吊裝進行設計，采用合理的工裝，防止鍛件產(chǎn)生過大變形。d)鍛件裝爐時應配置適用的起吊裝置。鍛件的起吊設備及工裝應保證操作安全性。生產(chǎn)前，需進行試吊以確保操作時的安全。鍛件的起吊設備及工裝應考慮對鍛件的冷卻效果的影響。鍛件在規(guī)定溫度保溫結束后，應按工藝規(guī)定方式進行冷卻。當鍛件出爐后在空氣中冷卻時，應將鍛件墊高、墊平，保證鍛件四周及上下空氣流通，若需鼓風或噴霧應保證鍛件均勻冷卻。鍛件的生產(chǎn)應按以下要求進行記錄：a)鍛件生產(chǎn)時所用生產(chǎn)設備、溫度記錄、鍛件放置位置、起吊b)所有記錄應由相關操作人員在操作結束后簽字確認。c)本記錄的留存應保證鍛件質(zhì)量問題的可追溯性。7鍛后熱處理質(zhì)量與檢驗7.1檢驗項目與方法鍛件完成熱處理后應首先檢測外觀是否存在裂紋、傷痕等缺陷，必要時可采用磁粉或滲透探傷等檢測方法按照相關的標準進行檢驗。若采購方有規(guī)定，鍛件表面硬度應滿足技術文件要求。技術文件中需注明表面硬度的檢測位置、測6GB/T37558—2019試方法和驗收要求。鍛件表面硬度檢驗應按照GB/T231.1或GB/T17394.1的要求進行。熱處理后應使用相應的儀器和量具測量鍛件尺寸，保證鍛件最終交貨尺寸要求。要求進行無損檢測的鍛件可按JB/T5000.15執(zhí)行，若合同中另有規(guī)定按合同要求執(zhí)行。需要進行金相檢驗的鍛件，可按照GB/T13298、GB/T6394進行顯微組織檢驗和晶粒度評定。合同中另有規(guī)定的按合同要求執(zhí)行。7.2檢測設備與檢測人員鍛件鍛后熱處理的質(zhì)量檢測所采用的計量設備應由計量部門定期進行檢查和標定，頒發(fā)合格證書，且執(zhí)行檢測時檢測設備應在有效標定期限內(nèi)。檢驗人員應按規(guī)定經(jīng)過培訓、考核，有相應的專業(yè)資格證書后方可執(zhí)行檢測工作。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要求時，鍛件應進行重新熱處理。若硬度過高，8校形8.1當鍛件需要校形時，宜在高溫回火前進行校形。8.2高溫回火后進行校形，鍛件校形后應進行去應力退火，去應力退火溫度應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程中的安全、衛(wèi)生應符合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符合GB/T17358和GB/T19944的有關規(guī)定。11產(chǎn)品質(zhì)量報告單根據(jù)要求可按每批或每爐開具報告單。報告單應包括下列內(nèi)容：7GB/T37558—2019b)工藝類型或工藝代號；e)檢測或評判依據(jù)；f)檢驗員姓名或代號；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鋼種Ac?/℃℃M,/℃正火或退火溫度/℃高溫回火溫度/℃單獨生產(chǎn)配爐一般情況考慮去氫1234567899表A.1(續(xù))序號鋼種Ac?/℃Ac?或Acm/℃M,/℃正火或退火溫度/℃高溫回火溫度/℃單獨生產(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序號鋼種Ac?/℃℃M,/℃正火或退火溫度/℃單獨生產(chǎn)配爐一般情況考慮去氫— 一 一———表A.1(續(xù))序號鋼種Ac?/℃℃單獨生產(chǎn)配爐一般情況考慮去氫—表A.1(續(xù))序號鋼種Ac?/℃℃M、/℃單獨生產(chǎn)配爐一般情況考慮去氫GCr15SiMn注：Ac?表示加熱時珠光體向奧氏體轉變的開始溫度，Ac?表示加熱時鐵素體全部轉變?yōu)閵W氏體終了溫度，Ac表示加熱時二次滲碳體全部溶入奧氏體的終了溫度，M、表示馬氏體轉變起始溫度。GB/T37558—2019(資料性附錄)鍛后預防白點退火工藝圖B.1和表B.1為大型鍛鋼件鍛后預防白點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鍛后預防白點退火工藝表B.1鍛后預防白點退火工藝參數(shù)組別鋼號冷卻速度/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散計算方法C.1原始氫含量測定由于原始鋼水凝固時，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算的原始氫含量。若采用鋼錠冒口的取樣定氫結果，則應減去0.5mg/kg~1.5mg/kg后的數(shù)值作為去氫計算的原始氫含量。C.2極限氫含量大型鍛鋼件無白點極限氫含量值分為四組，見表C.1。表C.1各類合金無白點極限氫含量白點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數(shù)表達，濃度準數(shù)可按照式(C.1)進行定量計算?！?C.1)式中：U——鍛鋼件中氫的濃度準數(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氫含量；D——氫的擴散系數(shù)，可由表C.2查出；t——擴散時間，單位為小時(h);R——圓柱形鍛鋼件的半徑，單位為厘米(cm); 畢氏準數(shù)，通常以B;表示。其中P為滲透性系數(shù)，Q為透過性系數(shù)；GB/T37558—2019B;、F?、r/R以及U之間的關系見表C.3。溫度/℃擴散系數(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)準數(shù)的確定C.4.1畢氏準數(shù)(B;)畢氏準數(shù)為大型鍛鋼件半徑R的函數(shù)，畢氏準數(shù)可按照式(C.2)計算。位置準數(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算中，位置準數(shù)取值如下：———φ300mm以下的鍛鋼件，位置準數(shù)應取0;——φ400mm~φl600mm以上的鍛鋼件，位置準數(shù)應取1/2。大型鍛鋼件的尺寸不同，鍛造火次不同時，鍛造過程的去氫時間準數(shù)相差很大。在圓柱形鍛鋼件的去氫計算中，首先確定鍛件在某一時間間隔中的代表性溫度與鋼的組織狀態(tài)，然后由表C.2中查出鋼的擴散系數(shù)，即可算出這段時間的氫擴散當量。將整個工藝過程的氫擴散當量加在一起，除以鍛件最大截面處的R2,即得到時間準數(shù)GB/T37558—2019C.4.4濃度準數(shù)(U)由以上各準數(shù)及表C.3查出此時的U值(即濃度準數(shù)),即可算出在完成鍛后熱處理過程之后，鍛件中剩余氫含量的數(shù)值。GB/T37558—2019(資料性附錄)鍛鋼件有效厚度計算方法表D.1為部分鍛鋼件熱處理時其有效厚度計算方法。表D.1鍛鋼件有效厚度計算方法鍛鋼件形狀尺寸關系有效厚度L