压力容器钢板的供货状态及热处理

学习笔记，有误请指正。

本文从第二部分的表格开始，主要整理自哈尔滨工业大学的崔忠圻教授编著的《金属学与热处理》，这是一本内容详尽的经典教材，也是众多教材的母本，如果平时遇到什么问题不解，直接查这本书就好了。

一、钢板供货状态

GB/T150.2所要求的钢板供货或使用状态包括：

（1） 碳钢和低合金钢（见下表）：热扎，控扎，正火，正火加回火，调质；

（2） 铁素体不锈，退火；双相钢和奥氏体不锈钢，固溶。

另外，NB/T47011要求锆以再结晶退火状态供货或使用；JB/T4745要求钛以退火状态供货或使用。

除了热扎、控扎外，其余均为热处理工艺。退火、正火、淬火、回火，及固溶为基本的热处理工艺。其中，调质为淬火并高温回火的复合热处理工艺，GB/T7232将其归为回火类热处理。

回火通常在淬火后进行，但正火也会如淬火一样产生热力组织和组织应力，增加材料的脆性，也能产生淬硬组织，回火可以消除这些缺陷。

不同的热处理工艺，有着不同的加热温度，保温时间和冷却速度（方式），并获得不同的组织结构和性能。

二、定义

按GB/T7232，他们的定义分别为：

（1） 退火，加热到适当温度，保持一定时间，然后缓慢冷却的热处理工艺；

（2） 正火，加热至奥氏体化后在空气中或其他介质中冷却获得珠光体组织（铁素体+渗碳体Fe₃C）为主的热处理工艺；

（3） 淬火，加热至奥氏体化后以适当方式冷却获得马氏体（和）贝氏体组织的热处理工艺，常见的冷却方式有水冷，油冷，空冷；

（4） 回火，工作淬硬后加热到A_c1以下某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺；

（5） 固溶，加热至适当温度并保温，使过剩相充分溶解，然后快速冷却以获得过饱和固溶体的热处理工艺。

通注，A_c1、A_c3、A_ccm分别指共析钢、亚共析钢、过共析钢实际加热转变为奥氏体的临界温度。

注1，加热至A_c1以上称为相变重结晶退火，包括完全退火、扩散退火、不完全退火和球化退火；加热至A_c1以下包括再结晶退火、去应力退火；

注2，正火与完全退火相比，二者加热温度相同，但正火冷速度较快，转变温度低，因此正火后的钢材珠光体组织较细，强度硬度较高；

注3，包括：150~250℃的低温回火，获得回火马氏体,硬度与淬火马氏体相近；350~500℃的中温回火，获得回火屈氏体，硬度稍低于马氏体但也较高，具有一定的韧性和塑性；500~650℃的高温回火，获得回火索氏体，硬度和强度低于回火屈氏体，但塑性和韧性也较高；

注4，工件回火后一般空冷，但对于重要的工件，为了防止重新产生内应力和变形、开裂，通常采用缓冷，对于有高温回火脆性的钢种，回火后应进行油冷或水冷，以抑制回火脆性。

三、退火与正火的选用[1]

退火与正火，通常作为先行工艺（即预备热处理），承上启下。工件经退火或正火后，不仅可以消除内应力及成分和组织的不均匀性，也能改善和调整机械和工艺性能，为后续加工作好组织和性能准备。对于受力不大、性能要求不高的工件，退火或正火也可以作为最终热处理。

从经济性原则考虑，由于正火比退火生产周期短，操作简便，工艺成本低。因此，在钢的使用性能和工艺性能能满足的条件下，应尽可能用正火代替退火。

（1） 含碳量小于0.25%（质量分数），通常采用正火代替退火。因为较快的冷却速度可以防止低碳钢沿晶界析出游离三次渗碳体，从而提高冲压件的冷变形性能。用正火可以提高钢的硬度，改善切削加工性能，在没有其他热处理工序时，用正火可以细化晶粒，提高低碳钢的强度。

（2） 含碳量介于0.25%~0.5%的中碳钢，也可用正火代替退火，虽然接近含碳上限的中碳钢正火后硬度偏高，但尚能进行切削加工，而且正火成本低、产生效率高。

（3） 含碳量介于0.5%~0.75%的钢，因含碳量较高，正火后硬度显著高于退火，难以切削加工，故一般采用完全退火，降低硬度，改善切削加工性能。

（4） 含碳量高于0.75%的高碳钢或工具钢一般采用球化退火作为预备热处理，如有网状二次渗碳体存在，则应先进行正火处理。

四、淬火与回火

淬火和回火，作为工件的最终热处理，对工件的最终性能至关重要。淬火可以显著提高钢的强度和强度。淬火钢不能直接应用，需要借助回火消除淬火产生的残余内应力，达到工况所要求的强度、硬度、塑性和韧性。所以，淬火和回火是紧密联系的两种热处理工艺。

在要求硬度的一定范围内，回火温度越高，需要回火保温的时间越短。在一定的回火温度下，随保温时间的延长，硬度将逐渐下降。

几乎所有的钢在250~350℃作回火处理都要出现回火脆性，并不可逆，一般不在这个温度范围内进行回火处理[3]。

五、奥氏体不锈钢的热处理[1]

（1） 固溶热处理，将含碳量小于0.25%的18-8型钢加热至1000~1150℃，使碳化物全部溶解到奥氏体中，然后快速冷却获得单相奥氏体组织的热处理工艺。含碳量偏高的取上限温度，含碳量偏低时取下限温度。固溶处理后的冷却方式，对于薄壁件可采用空冷，一般多采用水冷。

（2） 稳定化处理，是将含Ti, Nb的奥氏体不锈钢经固溶处理后，再经850~900℃保温1~4h后空冷的一种处理方法。其目的是使大部分Cr碳化物溶解，而使碳化物NbC、TiC部分保留，不会在晶间沉淀出Cr23C6。从而达到防止晶间腐蚀的最大稳定效果。

（3） 去应力处理是消除钢在冷加工或焊接后残余内应力的热处理工艺。一般加热至300~850℃回火。对于不含稳定化元素Ti, Nb的钢，加热温度不超过450℃，以免析出Cr碳化物而引起晶间腐蚀。对于超低碳和含Ti, Nb的不锈钢的冷加工件和焊接件，需在500~950℃加热，然后缓冷消除应力，可以减轻晶间腐蚀倾向并提高抗应力腐蚀能力。

六、热扎、控扎

热扎，钢材在热轧或铸造后不再对其进行专门热处理，冷却后直接交货，称为热轧或热锻状态。热轧（锻）的终止温度一般为800～900℃，之后一般在空气中自然冷却，因而热轧（锻）状态相当于正火处理。所不同的是由于热轧（锻）终止温度有高有低，不像正火加热温度控制严格，因而钢材组织与性能的波动比正火大。

目前不少钢铁企业采用控制轧制（控扎），由于终轧温度控制很严格，并在终轧后采取强制冷却措施，因而钢的晶粒细化，交货钢材有较高的综合力学性能。热轧（锻）状态交货的钢材，由于表面覆盖有一层氧化铁皮，因而具有一定的耐蚀性，储运保管的要求不像冷拉（轧）状态交货的钢材那样严格，大中型型钢、中厚钢板可以在露天货场或经苫盖后存放。

参考文献

[1] 崔忠圻. 金属学与热处理. 北京: 机械工业出版社

[2] GB/T 7232-2012 金属热处理工艺 术语

[3] 闫康平等. 工程材料. 北京: 化学工业出版社