(高清版)GB∕T 37558-2019 大型锻钢件的锻后热处理

ICS25.200大型锻钢件的锻后热处理国家市场监督管理总局中国国家标准化管理委员会I Ⅲ 1 1334待处理锻钢件 2 2 37锻后热处理质量与检验 5 6 610能源消耗要求 611产品质量报告单 6附录A(资料性附录)各钢种正火(或退火)及高温回火温度 8附录B(资料性附录)锻后预防白点退火工艺 附录C(资料性附录)去氢退火工艺的氢扩散计算方法 附录D(资料性附录)锻钢件有效厚度计算方法 附录E(资料性附录)锻后晶粒细化正火工艺 ⅢGB/T37558—2019本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。本标准由全国热处理标准化技术委员会(SAC/TC75)提出并归口。阳中重铸锻有限责任公司、西安福莱特热处理有限公司、江苏丰东热处理及表面改性工程技术研究有限公司。1GB/T37558—2019大型锻钢件的锻后热处理2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文GB/T231.1金属材料布氏硬度试验第1部分：试验方法GB/T6394金属平均晶粒度测定方法GB/T7232金属热处理工艺术语GB/T9452热处理炉有效加热区测定方法GB/T13298金属显微组织检验方法GB/T13324热处理设备术语GB/T17358热处理生产电耗计算和测定方法GB/T17394.1金属材料里氏硬度试验第1部分：试验方法GB/T19944热处理生产燃料消耗计算和测定方法GB/T30824燃气热处理炉温度均匀性测试方法GB/T30825热处理温度测量GB/T32541热处理质量控制体系GB/T37559大型锻钢件的正火与退火JB/T5000.15重型机械通用技术条件第15部分：锻钢件无损探伤3术语和定义GB/T7232、GB/T13324界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.2恢复原始奥氏体粗大晶粒现象。2GB/T37558—20194待处理锻钢件锻钢件原始资料应与实物一起运抵热处理车间，原始资料包括但不限于表1内容。序号要求及说明1资料数据待处理锻钢件名称、质量、数量必要资料待处理锻钢件数量及每个锻件的炉号必要资料，应确保每个锻钢件炉号的唯一性待处理锻钢件外形尺寸必要时应附有简图，提供待处理锻钢件的详细外形尺寸材料牌号必要资料，如需要还应提供实际化学成分化学成分若需去氢处理，应提供氢含量报告无损检测金相组织若需细化晶粒，应提供晶粒度报告2前道加工制造方法锻造注明冷锻/热锻，必要时注明锻造比焊接注明焊接部位待处理锻钢件表面不应存在影响热处理质量的裂纹等缺陷。5锻后热处理设备5.1.1大型锻钢件的加热应选用符合要求的热处理炉，加热介质一般为空气，有特殊要求的锻件可选用特定的气氛炉。热处理炉应在其有效加热区检验合格有效期内使用。5.1.2热处理炉有效加热区应每6个月检测一次，检测方法应符合GB/T9452、GB/T30824和5.1.3锻后热处理加热炉有效加热区温度偏差应符合表2要求，其余质量要求应满足GB/T32541中相关规定要求。工艺正火退火回火最大偏差士15℃士20℃GB/T37558—20195.2.1.1热处理炉仪表系统类型和技术要求应不低于GB/T30825中D类要求。5.2.1.2仪表系统应在首次使用前定期进行精度校验，未按规定进行系统精度校验的设备不能使用。仪表系统类型及系统准确度要求和校验周期应满足GB/T32541中IV类设备的规定要求，具体见表3。表3仪表精度要求和校验周期控温仪表准确度级别记录仪表准确度级别检测周期0.5级0.5级6个月5.2.2.1温度传感器的选择和使用应符合GB/T30825中规定。5.2.2.2用于测量锻件温度的载荷热电偶应能与锻件紧密接触。载荷热电偶应加以防护，不受炉温辐射和炉内气氛的影响。5.3冷却设备6锻后热处理工艺6.2.2应对装炉温度进行控制以防止形成白点和发生开裂。6.2.3预防白点退火温度通常选择650℃左右，具体钢种可参考附录A。6.2.4退火保温时间应根据锻件尺寸、原始氢含量，经由锻件的氢扩散计算确定。附录B为预防白点退火常用工艺。氢扩散计算方法可参考附录C。6.2.5冷却速度应足够缓慢，以防瞬时应力过大而出现白点，并尽量减少锻件中的残余应力。通常将冷却过程分为两个阶段：在400℃以上，冷却速度应小于60℃/h;在400℃以下，应采取更为缓慢的冷6.2.6本工艺也可与正火处理后的高温回火合并同时实施。6.2.7对于氢含量比较高的锻件，可选用钢的Ac₁点附近循环加热和快速终冷的工艺，以缩短退火时间。34GB/T37558—20196.4晶粒细化和均匀化处理6.4.1.1对于锻件锻后直接进行的均匀化、细化晶粒的热处理，采用高温正火，即加热温度为Ac₁/Ac₃十(100℃~150℃)。具体钢种选用的正火温度可参考附录A。6.4.1.2各温度段加热应采用不同速度，并且有不同的保温和均热时间。具体要求见表4。重要产品生产时应在锻件最厚截面安放热电偶，热电偶温度到达正火温度后均温过程结束。当锻件表面安放多支热电偶时，应在所有热电偶温度均到达正火温度时均热过程结束。表4晶粒细化正火加热规范温度段加热速度保温时间/h低温段200℃~450℃不限锻件厚度"/mm等温400～1000碳钢和低合金钢：2～3中高合金钢：3～50.5/100mm～1.0/100mm厚弹塑性转变温度段600℃~700℃限速加热至该温度段，一般：20℃/h～80℃/h该段等温时间不低于低温段等温时间正火温度段Ac₁/Ac₃十(100℃~150℃)加快加热速度有利晶粒细化均热约为保温时间的一半保温碳钢和低合金钢：0.8/100mm~1.8/100mm厚中高合金钢：1/100mm～2/100mm厚“为有效厚度，其计算方法参见附录D。6.4.1.3大型锻钢件正火冷却时应对终冷温度进行控制。终冷温度应尽量低，确保奥氏体在冷却过程6.4.1.4正火后应及时进行高温回火，高温回火温度可参考附录A。6.4.1.5锻后晶粒细化正火工艺可参考附录E。6.4.2.1一次正火难以达到晶粒要求时，可采用多次正火然后再进行高温回火的工艺。6.4.2.2后续正火温度应低于第一次正火温度，最后一次正火温度可参考附录A。正火次数根据材料和锻件大小设定。6.4.2.3多次正火后依然应进行高温回火，高温回火温度可参考附录A。6.4.3.1对于含Cr、Ni等元素含量较高的高淬透性钢，由于组织遗传显著,也可采用等温退火工艺切断组织遗传。6.4.3.2等温退火温度可参考附录A。等温温度应设定为珠光体转变孕育期最短温度，等温时间依据过冷奥氏体等温转变动力学曲线中珠光体转变终了时间确定。5GB/T37558—20196.5工艺过程控制热处理操作人员应经过培训并有相关证书。锻件热处理前需对表面进行检查清理以确保不存在影响热处理质量的表面缺陷。由于大型锻钢件的特殊性，锻件装炉时应注意以下操作要求：a)装炉时锻件应平稳放置于热处理炉的有效加热区域内，如使用燃气炉时应避免喷嘴、火焰直接对锻钢件加热。b)形状相似而且有效厚度相近的锻件可以同炉进行热处理，但锻件的摆放应使炉气在其内外表c)装炉时应对锻件的冷、热态吊装进行设计，采用合理的工装，防止锻件产生过大变形。d)锻件装炉时应配置适用的起吊装置。锻件的起吊设备及工装应保证操作安全性。生产前，需进行试吊以确保操作时的安全。锻件的起吊设备及工装应考虑对锻件的冷却效果的影响。锻件在规定温度保温结束后，应按工艺规定方式进行冷却。当锻件出炉后在空气中冷却时，应将锻件垫高、垫平，保证锻件四周及上下空气流通，若需鼓风或喷雾应保证锻件均匀冷却。锻件的生产应按以下要求进行记录：a)锻件生产时所用生产设备、温度记录、锻件放置位置、起吊b)所有记录应由相关操作人员在操作结束后签字确认。c)本记录的留存应保证锻件质量问题的可追溯性。7锻后热处理质量与检验7.1检验项目与方法锻件完成热处理后应首先检测外观是否存在裂纹、伤痕等缺陷，必要时可采用磁粉或渗透探伤等检测方法按照相关的标准进行检验。若采购方有规定，锻件表面硬度应满足技术文件要求。技术文件中需注明表面硬度的检测位置、测6GB/T37558—2019试方法和验收要求。锻件表面硬度检验应按照GB/T231.1或GB/T17394.1的要求进行。热处理后应使用相应的仪器和量具测量锻件尺寸，保证锻件最终交货尺寸要求。要求进行无损检测的锻件可按JB/T5000.15执行，若合同中另有规定按合同要求执行。需要进行金相检验的锻件，可按照GB/T13298、GB/T6394进行显微组织检验和晶粒度评定。合同中另有规定的按合同要求执行。7.2检测设备与检测人员锻件锻后热处理的质量检测所采用的计量设备应由计量部门定期进行检查和标定，颁发合格证书，且执行检测时检测设备应在有效标定期限内。检验人员应按规定经过培训、考核，有相应的专业资格证书后方可执行检测工作。7.3重新热处理晶粒度不符合要求或超声波探伤灵敏度不满足相关要求时，锻件应进行重新热处理。若硬度过高，8校形8.1当锻件需要校形时，宜在高温回火前进行校形。8.2高温回火后进行校形，锻件校形后应进行去应力退火，去应力退火温度应低于前期高温回火温度20℃以上。大型锻钢件的锻后热处理过程中的安全、卫生应符合GB15735的规定。10能源消耗要求正火与退火工艺的能源消耗定额应符合GB/T17358和GB/T19944的有关规定。11产品质量报告单根据要求可按每批或每炉开具报告单。报告单应包括下列内容：7GB/T37558—2019b)工艺类型或工艺代号；e)检测或评判依据；f)检验员姓名或代号；g)加工单位名称；8GB/T37558—2019(资料性附录)各钢种正火(或退火)及高温回火温度表A.1为不同钢种正火或退火及高温回火参考温度。表A.1各钢种正火(或退火)及高温回火温度序号钢种Ac₁/℃℃M,/℃正火或退火温度/℃高温回火温度/℃单独生产配炉一般情况考虑去氢1234567899表A.1(续)序号钢种Ac₁/℃Ac₃或Acm/℃M,/℃正火或退火温度/℃高温回火温度/℃单独生产配炉一般情况考虑去氢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序号钢种Ac₁/℃℃M,/℃正火或退火温度/℃单独生产配炉一般情况考虑去氢— 一 一———表A.1(续)序号钢种Ac₁/℃℃单独生产配炉一般情况考虑去氢—表A.1(续)序号钢种Ac₁/℃℃M、/℃单独生产配炉一般情况考虑去氢GCr15SiMn注：Ac₁表示加热时珠光体向奥氏体转变的开始温度，Ac₃表示加热时铁素体全部转变为奥氏体终了温度，Ac表示加热时二次渗碳体全部溶入奥氏体的终了温度，M、表示马氏体转变起始温度。GB/T37558—2019(资料性附录)锻后预防白点退火工艺图B.1和表B.1为大型锻钢件锻后预防白点退火工艺曲线及工艺参数。保持450~550保持630~均温加热保均温加热保持冷却保持630~保持图B.1锻后预防白点退火工艺表B.1锻后预防白点退火工艺参数组别钢号冷却速度/出炉温度℃≤2.5～3.53.5～4.5IⅡ20Mn2,20Cr～40Cr,20SiMn～35SiMn,Ⅲ34CrMol,42CrMo,40CrMnMo,38CrMoAl,42SiMn,50SiMn,GB/T37558—2019(资料性附录)去氢退火工艺的氢扩散计算方法C.1原始氢含量测定由于原始钢水凝固时，氢的偏析现象使得钢锭中各部位氢含量有差异，因此可用原始钢水的平均氢含量作为大型锻钢件去氢计算的原始氢含量。若采用钢锭冒口的取样定氢结果，则应减去0.5mg/kg~1.5mg/kg后的数值作为去氢计算的原始氢含量。C.2极限氢含量大型锻钢件无白点极限氢含量值分为四组，见表C.1。表C.1各类合金无白点极限氢含量白点敏感类别极限氢含量mg/kg低敏感(低碳低合金钢)中等敏感(中碳低合金钢)较高敏感(高、中碳合金钢)强敏感(高合金钢)C.3圆柱形大型锻钢件的去氢效果圆柱形大型锻钢件的去氢效果可用锻钢件中氢的浓度准数表达，浓度准数可按照式(C.1)进行定量计算。……(C.1)式中：U——锻钢件中氢的浓度准数；H——去氢退火后锻钢件中的氢含量；H₀——去氢退火前锻钢件中的原始氢含量；D——氢的扩散系数，可由表C.2查出；t——扩散时间，单位为小时(h);R——圆柱形锻钢件的半径，单位为厘米(cm); 毕氏准数，通常以B;表示。其中P为渗透性系数，Q为透过性系数；GB/T37558—2019B;、F₀、r/R以及U之间的关系见表C.3。温度/℃扩散系数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圆柱形锻钢件的B;、Fo、r/R、与U之间的关系F₀B;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函数准数的确定C.4.1毕氏准数(B;)毕氏准数为大型锻钢件半径R的函数，毕氏准数可按照式(C.2)计算。位置准数…………(C.2)大型锻钢件中氢含量的分布情况随钢锭的尺寸变化而变化，在圆柱形锻钢件的去氢计算中，位置准数取值如下：———φ300mm以下的锻钢件，位置准数应取0;——φ400mm~φl600mm以上的锻钢件，位置准数应取1/2。大型锻钢件的尺寸不同，锻造火次不同时，锻造过程的去氢时间准数相差很大。在圆柱形锻钢件的去氢计算中，首先确定锻件在某一时间间隔中的代表性温度与钢的组织状态，然后由表C.2中查出钢的扩散系数，即可算出这段时间的氢扩散当量。将整个工艺过程的氢扩散当量加在一起，除以锻件最大截面处的R²,即得到时间准数GB/T37558—2019C.4.4浓度准数(U)由以上各准数及表C.3查出此时的U值(即浓度准数),即可算出在完成锻后热处理过程之后，锻件中剩余氢含量的数值。GB/T37558—2019(资料性附录)锻钢件有效厚度计算方法表D.1为部分锻钢件热处理时其有效厚度计算方法。表D.1锻钢件有效厚度计算方法锻钢件形状尺寸关系有效厚度L