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T91(9Cr-1Mo-V-Nb-N)铁素体耐热钢以其优异的综合性能被广泛应用于超临界机组的关键部件(高压锅炉管等)。T91钢的主要热处理工艺为正火+高温回火,得到回火马氏体组织。以某钢厂中型轧钢厂的T91钢为研究对象,探索 T91钢的退火工艺,在保证钢材产品的组织及性能前提下,缩短退火工艺周期,提高退火炉的利用率,为南钢中型厂节能增效提供技术支持。 利用MSC.Marc有限元分析软件,建立了退火热处理炉内试样的三维退火温度场有限元模型,模拟了T91钢退火过程中温度场的分布规律。在生产现场,利用“黑匣子”温度测试技术对轧后产品退火工艺进行了工业试验。试验结果表明,产品退火过程的温度分布及变化规律与有限元模拟结果吻合,证明所建三维有限元模型准确、可靠。 根据有限元模拟结果,进行了T91钢退火工艺实验室及工业化试验研究。测定了T91钢 CCT曲线,试样正火组织为板条马氏体,高温回火得到回火马氏体组织,利用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜和洛氏硬度机、拉伸试验机等,研究试样在不同保温温度、保温时间,对其组织性能的影响;试验缩短试样在炉加热时间、调整冷却速度及冷却时间,对材料组织、性能的影响,优化了热处理工艺,提高了该中型厂热处理退火炉的利用率。 测定的CCT曲线结果表明,冷却速度<2℃/min时,为完全先共析铁素体组织;T91钢试样随着冷却速度的提高,组织由完全先共析铁素体逐渐有马氏体产生,先共析铁素体减少,直至冷却速度>9℃/min时,组织全部为板条马氏体。 优化 T91钢热处理工艺的研究表明,试样正火后得到板条马氏体组织,经过不同热处理工艺后,试样高温回火回复后为回火板条马氏体组织,碳化物强化作用减小,硬度值降低,退火工艺为在800℃保温1h空冷,试样的硬度值为 HRC20.8,满足实际生产需要硬度值
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