对几个国家C,C-Mn压力容器用钢Rm上限规定浅析--后.doc

对几个国家C、C-Mn（1.0619、WCB、LCC、1.6220和20)压力容器 抗拉强度上限规定浅析 M 穆振远 洛阳重诺机械制造有限公司(原洛阳机车工厂热处 理) 471822 摘要：本文通过对中，美，德，日和俄罗斯标准中关于C、C-Mn压力容器用钢的抗拉强度（Rm）规定上限的比较，结合现场进行的大量随炉热处理试样力学性能的统计分析，论述了德标1.0619（GP240GH）中规定了Rm上限（600Mpa），是不利于提高材料的力学性能和使用性能的，而且也降低了加工性能和不便热处理组织生产。中、日和俄标准中不设Rm上限，这有利于挖掘材料的潜力，提高材料的使用性能并节能。当执行标准不能改变时，客户可选择上一级强度等级标准或提高强度标准。关键词：抗拉强度（Rm）上限；冲击功；1.0619；WCB；LCC；1.6220Analyzing Upper Limit Rm of Steels (C, C-Mn) for Pressure Vessel in Several Countries MuZhe-yua (Luoyang Zhongnuo Machinery Manufacturing Co., Ltd 471822, China)Abstract：The author has performed and analyzed tremendous statistics of mechanical properties for test bar along with heat treating furnace. Compared with different standards of Rm (tensile strength) of steels (C, C-Mn) for pressure vessel in China, United States, Germany, Japan and Russia, German standard 1.0619(GP240GH) upper limit Rm is 600 Mpa that is the lowest standard. This upper limit Rm is not conductive to improve mechanical and material performance, reducing processing performance, and increasing inconveniences of Heat Treatment process. However, Chinese, Japanese, and Russian standards, without upper limit Rm, are easier to improve material and mechanical properties, and saving energy. When standards could not be changed, users could choose higher level standards.Key words: tensile strength（Rm）upper limit；Akv；1.0619；WCB；LCC；1.62201、几个国家Rm上限规定情况：生产中常用的高温阀门用钢有WCB、WCC和1.0619，低温LCB、LCC、1.6220和20。按Mn上限分WCB和LCB为C钢（碳钢），其它为C-Mn（碳锰）。不同国家力学性能指标不同，详见表1。高温Re 240250Mpa和275280Mpa为相同强度等级。低温LCC、1.6220和20，Re为275300Mpa为相同强度等级。Rm不设上限的有中国高温压力容器用钢，还有日本和俄罗斯高、低温压力容器用钢。美WCB、WCC和LCC Rm上限为655Mpa，德标1.0625为640Mpa，1.0619的Rm上限600Mpa为最低。 几个国家的C、C-Mn高、低温压力容器用钢力学性能要求 表1国别钢号Rm(Mpa)Re(Mpa)A(%)Z(%)试验温度Akv(J)AVG(J)热处理备注中国2G240-450BG BD4506002402235室温45GB/T 16253-1996-40272G280-520BG BD5206702801830室温35GB/T 16253-1996-40272G205-415WCA4152052435GB/T 12229 -20052G250-485 WCB485250352G275-485 WCC4852752235LCB4506202402435-461418JB/T 7248 -2008LCC4856652752235-461620美国WCA4155852052435WCB4856552502235WCC4856552752235LCB4506202402435-461418LCC4856552752235-461620德国1.0619 GP240GH42060024022室温27N正火和回火淬火和回火40QT1.0625 GP280GH48064028022室温27N35QT1.6220G20Mn548062030020-3027N50065022-40QT日本SCPCPH24802451935SCP451418俄罗斯205403001825-6016Rm反映材料抗大塑性变形能力，Rm越高抗破断能力越高。Re抗小变形能力，越高使用性能越高，A、Z是材料塑性变形的能力，其值越高塑性越好，不易脆断。Akv为材料的抗冲击载荷能力，低温Akv高，冷脆性小。在足够的A、Z和Akv（高、低温）条件下，Rm越高，Re也越高，即使用性能越高。Rm不设上限，有利于挖掘材料潜力满足工业生产对金属材料性要求越来越高的发展需要，生产出更多高强度等级材料。2、提高Rm或不设上限有利于提高Re和低温Akv：随着压力容器工业发展和使用要求，客户对力学性能有超出标准的要求，如某公司WCC根据零件不同要求Re276、303、324或372Mpa四个等级，均高于标准275Mpa。某公司要求WCB钢在-29下，Akv27J、1.0619钢，在-20下，Akv27， LCC-4627J、CF8M - 196 Akv58J AVG80J。更有甚者LCC-46 Akv33J，远高于-46 Akv16J AVG20J的美标。客户超出标准的事例屡见不鲜。为满足客户要求，从化学成份和热处理两方面着手提高材料的力学性能。正火是WCB、1.0619推荐的热处理工艺之一，但正火后硬度低。20、20Mn钢930正火后不同的直径的硬度如下1： 20和20Mn钢930正火后不同直径的硬度 表2钢号 DHB12255010020131(491)131126(471)121(451)20Mn143(524)143137(513)131注：括号内数值是按硬度、强度换算表查出的Rm值WCB和1.0619即ZG20和ZG20Mn。我公司工件装在边长500六边形高1000的筐中加热，整筐风扇冷却。9炉插放在3/4h（筐高）筐边试棒和放筐中心1/4、2/4和3/4h的试棒的力学性能见表3.。从表3可以看出，正火后Rm为500540Mpa，不高，ReL远高于标准250Mpa，A、Z也合格， 试样放在筐里不同位置（同炉）对正火和调质后力学性能的影响 表3试样炉号热处理Rm（Mpa）ReL（Mpa）A（%）Z（%）冲击试验温度Akv( J)AVG( J)HB备注1N（正火）风冷51728328042-2935、35、3535138筐中心线距离筐底3/4高度处253229325.538-2942、43、4543142试样放在筐中心线距离筐底2/4高度处353430825.035-2932、37、3836151试样放在筐中心线距离筐底1/4高度处13平均52829526.038-29381381514QT（淬火+回火）61940025.060-2946、50、5851179试样放在筐中心线距离筐底3/4高度处559439226.067-2962、73、7470178试样放在筐中心线距离筐底2/4高度处660240030.062-2994、96、9896185试样放在筐中心线距离筐底1/4高度处46平均60539727.063-2972178185N冷风500540 /519300315 /31025.530.5 /29.04655 /50-2922372530 /28135151试样放在3/4高度处的筐边位置，正火拉伸9炉，冲击2炉13QT570600 /582355400 /37823.527.5 /25.05168 /5716318546QT567600 583370400 38729.0-31。30.54969 61164168注：16炉成份不同，表下三行同上不同炉热处理。AVG-三个试样冲击功平均值加热和冷却好的筐边比筐内试棒性能好。筐内Z为3542%，同标准35%相等或稍高，有疏松等影响，极易不合格。正火有时-29 Akv605Mpa力学性能统计表分别见表4和表5图2、1。 LCC、1.6220， Rm605 Mpa 实测力学性能统计表 表4 NO.Rm（Mpa）ReL（Mpa）A(%)Z(%)AVG (- 46 )JHB备注169555025.5 6095207工件已再回火267552027.0 6881176366049024.0 4953196466048523.5 5359192566047524.5 5660173665548525.5 59631901.6220765048025.0 5651197864549525.5 67651881.6220964546024.5 58551831064047526.5 55862011164047030.5 62511861.62201265048523.5 53591941363547525.063571811.62201463445024.0 58651951563045527.0 60651821663044028.5 61681861762545525.5 62722091862544025.5 64661971962143825.558731942062045026.0 68801762162040527.5 65681962261243327.0 56671882361143525.562601902461043525.0 64602131.62202561444125.5 54571902661042526.0 60591921.62202761042527.0 59591821.62202862644925.5 61691962960544529.5 67691873060544526.0 69581743160543025.5 66711831.62203260542526.5 63731773360542826.56310518534971811.6220358417036781731.6220LCC485-655275223520（27）客户要求27J1.6220500-6503002227（-40） WCB、1.0619 Rm605Mpa力学性能统计表 表5NO.Rm（Mpa）ReL（Mpa）A（%）Z（%）AVG（-29） JHB备注167550025.5 5965179266544525.5 6561195366048024.0 5351193466054526.5 6957199564540025.0 6551181664041025.0 6253173763544524.5 5894194863540525.0 5951197963542026.0 66601901063542526.5 64581701163044026.0 56581851263043026.0 62631781.06191363045530.0 62791721462542025.0 64571921562543025.0 63631741662046523.5 61981851.06191762040024.0 57622001862039028.0 66561871961542529.0 67741852061540026.5 62771861.06192161540524.5 61531781.06192261538531.0 62601731.06192361540026.0 63701732461543525.5 62641792561038025.5 62581942661041027.5 60551811.06192761039029.5 65611892861041527.0 71551852961040525.0 62711723060539026.5 64941833160539025.5 66661831.06193260540025.5 66691741.06193360538527.0 65751763460540525.5 67701793560540024.5 61721763660540526.0 66701733760540026.5 60691743860541031.0 66631753960540030.5 6296185WCB485655250223527 冲击值为客户要求1.0619 4206002402227 (-20 )注：Rm强度超标的工件重新回火后符合标准从表4和图2可以看出，LCC和1.06220 Rm 605Mpa695Mpa同样具有高的强塑性和低温冲击功。LCC Rm 695Mpa时，ReL最高550Mpa、A 25.5%、Z 60%、-46 AVG95J、HB207，AVG仅次于1.6220的97J和LCC的105J。170HB（换算强度Rm=600Mpa） AVG50J的频次也明显高于170HB,有利于提高Rm、ReL和低温Akv。也说明回火温度不是越高越好,我们生产试验证明,LCC、WCB有最佳回火温度，LCC比后者高20。图2中低温Akv86J4炉100和60J基本全是 按最佳回火温度回火WCB一样，最高、较高按最佳温度回火。680回火23回火温度偏高，回火硬度不高，低温Akv也不高。LCC和1.6220也应取消上限控制。 从表5可以看出WCB和1.0619在605675Mpa时有高的ReL 380545Mpa和高的低温冲击平均值，-29 AVG 5198J，max AVG 98J就是1.0619，超出WCB Rm上限655Mpa到675Mpa，强塑韧性仍很高，AVG 51-65J。从表5和图1可以看出WCB和1.0619，AVG最高94、98J。170HB：4炉90J、2炉80J、25炉70J，44炉60J，AVG50J的频次明显高于50J。硬度高的冲击功也高。因Mn低，淬火和回火硬度比LCC和1.6220要低，低硬度范围频次增加。虽1.0619除Mn上限1.20%高于WCB的1.00%外，其它成份差不多。实际生产. 1.0619同WCB同时生产一样范围控制Mn， 实际0.18-0.22%C、0.75-1.00%Mn所以WCB和1.0619成份一样。表中性能也代表1.0619性能。LCC代表1.0619钢1.00-1.20%Mn时，即我们生产的1.6220能达到的力学性能，性能更高。1.0619,Rm上限为600Mpa，不符合对钢材综合性能强度、低温韧性等）要求越来越高的发展需要，影响钢材力学性能充分发挥，限制钢材潜力的充分开发。Rm600Mpa综合性能潜力很大，因条件和时间关系，其上限还不能确定。试验证明加0.20%Mo的20MnMo钢，Rm760Mpa、Rel635Mpa、A22.5、Z59、-60Akv57-61J、AVG59,HB229，Rm还能进一步提高。把高力学性能，达到高一级强度等级-1.0625或1.00-1.20%Mn时达到1.6220性能水平的产品视为不合格是没道理，不合理的，中国新标WCA、WCB和WCC不设上限是合理的，实际生产大量数据证明其科学性。3、合适的热处理可使材料达到上一级强度等级性能：美标高温压力容器钢牌号为WCA、WCB和WCC，Re为205、250和275Mpa三个强度等级，图1WCB、1.609-29AVG同HB关系散佈图 图2LCC、1.6220-46AVG同HB关系散佈图 德标ZP240（1.0619）和ZP280（1.0625），Re为240和280Mpa二个等级。除WCA A24%外，其他均为22%，德标为Z不要求。我公司2011年WCB和1.0619实测试样性能件表6。WCB、1.0619实测力学性能统计表6材质Rm（Mpa）ReL （Mpa） A()Z（%）试验温度AVG(J)Akv（J）HB炉数WCB1.061953066631554523033049-71-2934985330-108143-199165597（平均） 39527.061-4635594332-62167-1784从表6可以看出两种材料热处理后的材料力学性能均达到强度高一等级WCC和1.0625标准，还具有高的低温冲击功。用强塑韧乘积来衡量，热处理后的WCB和1.0619具有很高的综合力学性能，应被客户接受。调质可充分发