阀门连接块的热处理工艺（阀门材料热处理工艺的质量控制）

阀门连接块的热处理工艺（阀门材料热处理工艺的质量控制）2）根据Fe-C和Fe-Fe3C相图与热处理温度图确定热处理的温度。1）热处理方法：正火、退火、淬火、回火、调质和固溶等。1. 预热处理工艺规程的编写（1）预热处理工艺规程编写前应达到如下要求 了解材料的概况；明确热处理后材料预期要达到的性能要求；熟悉材料的热处理工艺方法及应用范围；认识材料热处理前后金相组织的变化。（2）预热处理工艺规程的编写应明确以下参数

阀门被应用于高压、高温等工况，这些工况需要阀门材料具有相当稳定的机械性能，这时材料的热处理显得尤为重要。根据API Q1 9版标准规定，当生产输出不能由后续的监视和测量加以验证，使问题在产品使用后才显现时，组织应对任何这样的过程实施确认，确认是证实这些过程所策划的生产的能力。标准明确了热处理就是要求确认的过程，这就需要阀门企业严格进行材料热处理工艺评定，并严格按热处理工艺评定来实施热处理。

热处理工艺评定

热处理工艺评定流程如图1所示。

图1 热处理工艺评定流程

1. 预热处理工艺规程的编写

（1）预热处理工艺规程编写前应达到如下要求 了解材料的概况；明确热处理后材料预期要达到的性能要求；熟悉材料的热处理工艺方法及应用范围；认识材料热处理前后金相组织的变化。

（2）预热处理工艺规程的编写应明确以下参数

1）热处理方法：正火、退火、淬火、回火、调质和固溶等。

2）根据Fe-C和Fe-Fe3C相图与热处理温度图确定热处理的温度。

3）加工速度。有时为防止材料变形开裂，有必要控制加工速度。碳钢和低合金钢中、小件加热速度一般控制在100~200℃/h；中、高合金钢形状复杂的或截面大的工件一般应进行预热，或采用低温入炉随炉升温的加热方式，在温度低于600~700℃时加热速度控制在80~100℃/h。

4）加温时间。以工件的几何因素为基准来计算加热时间r （单位为min），即采用公式r =KW。加热时间计算见表1。加热时间的影响因素较为复杂，应根据具体情况进行加热时间估算，以保证在规定的加热温度范围内保持必要的时间。

表1 加热时间计算表

注：1.K 为与加热条件有关的综合物理因素，W为与工作的尺寸和形状有关的几何因素，B 为板厚，δ 为壁厚，L 为柱长，D 为外径，包括非圆柱的内切圆直径。

2.尺寸单位均为mm，时间单位为min。

5）冷却介质和冷却速度。正火件一般为空冷，退火件一般随炉冷却到低于550℃出炉空冷。对于要求内应力较小的工件应炉冷到低于350℃出炉空冷。各类钢退火冷却速度见表2。

表2 各类钢退火冷却速度

6）制定热处理工艺曲线图。

2. 热处理的实施

先准备热处理试样，对热处理材料的化学成分及低倍缺陷进行检测，确保试样符合要求后进行热处理。结合关于人员和设备的要求，确定人员和设备，然后严格按批准的预热处理工艺规程实施热处理。

3. 热处理后工件的检验

检验所需的设备和仪器都必须经校准并确认合格。检验人员应经专门培训，并持有相关试验项目操作证方可上岗。热处理评定所需检验项目包括以下内容。

（1）断口分析 利用断口分析热处理，能检测热处理导致的过烧断口、过热断口、回火脆性断口以及利用断口估测渗碳层深度等问题。

（2）显微组织检验 利用光学显微镜或电子显微镜观察分析零件和材料的晶体学特征、第二相形态及分布、表面渗入元素的扩散层和晶粒尺寸及变形情况等。常用的检测方法：GB/T13298—2015《金属显微组织检验方法》。

（3）拉伸试验 通过拉伸试验测定出材料的规定非比例伸长应力、屈服点或规定残余伸长应力、抗拉强度、伸长率和断面收缩率等。拉伸试验方法，国内标准按GB/T228.1—2010《金属材料 拉伸试验 第1部分：室温试验方法》，美国标准按ASTM E8M—16《 金属材料拉伸试验标准试验方法》。

（4）硬度试验 试验方法见表3。

表3 硬度试验方法

（5）冲击试验 检测方法按GB/T 229—2007《金属材料 夏比摆锤冲击试验方法》。

（6）无损检测 按不同材料选择不同的检测方法，具体见表4。

表4 无损检测方法

4. 热处理工艺评定

根据已知材料要达到的性能要求与各项检测结果进行对比，所有检测结果能满足规定性能要求，则评定热处理工艺合理。如未达到预先设定的材料性能要求，则需调整热处理参数，重新按热处理工艺评定的要求进行，直到评定合格为止。

5. 形成正式的热处理工艺规程

经评定合格的热处理工艺形成正式的热处理工艺规程，并经热处理工程师审核确认。

热处理操作工的资质要求

热处理工应经过专门培训并持有操作证，熟悉热处理设备的结构、性能、精度和效率等特点，严格按操作规程进行操作。

制造厂收集热处理工的热处理绩效档案，至少每6个月对热处理工的进行一次评价，经热处理负责人确认合格的继续热处理操作，否则重新培训合格再上岗。

热处理设备的质量控制

热处理设备包括主要设备和辅助设备。主要设备热处理炉炉温的均匀性和炉子的保温性能是最重要的参数，热电偶、温控仪表等辅助设备的精准性决定了测量数据的准确性。要定期给热处理设备进行维护和保养并定期进行校准，计量确认合格后方可使用。

对于API 6D 阀门生产企业，必须严格按照API 6D24版 附录F的要求，每年在热处理炉最高和最低使用温度下进行校准，并达到以下要求。

1）熔炉工作区升温至设定温度后，在工作区中的任一点的温度与设定温度偏差均不应超过±25℉（±13℃）。

2）对用于回火、老化和/或消除应力的熔炉，工作区升温至设定温度后，与设定温度的偏差不应超过±15℉（±8℃）。

3）对于热处理所使用的控制和记录仪表其精度应精确至其满量程±1%。

结语

制造厂进行热处理过程中必须安排有资格的热处理工，在经确认合格的热处理设备上，严格按照评定过的热处理工艺进行操作，确保材料的热处理质量。

以上节选自《通用机械》

阀门材料热处理工艺的质量控制

作者：孙海龙 李丰均 王小文