AISI4130材料热处理工艺试验研究

2.1 锻件的质量控制由于采油树本体在高温高压及强酸高腐蚀的环境下工作，因此母材的选材也尤为重要。

为满足其生产要求，根据API 17D 的设计规范，流道浸润面的材料需达到HH-NL 级别，压强达到68.95 MPa 等级。

达到此条件的材料有：AISI4130+堆焊Inconel625、A182-F22+堆焊Inconel625、AISI8630+堆焊Inconel625，通过设计计算，只要三种材料的强度达到517 MPa ，就能满足流道浸润面的材料等级。

在材料选取之时，需考虑母材的关键因素，如表1所示。

表1 不同母材特性对比A182-F22一般高高高AISI8630一般高中高由表1可知，母材AISI4130的淬透性不如A182-F22和AISI8630材料，但是如果机械性能测试结果得当，母材的强度不高于517 MPa 时，对于三种材料的淬透性并无影响[2]，既能满足流道浸润面的材料选择，又考虑到AISI4130材料成本相比A182-F22和AISI8630较低，最终选取了AISI4130 +堆焊Inconel625方式。

在锻件粗加工完成的生产阶段，需要控制以下环节：(1)母材总重量为8 t ，尺寸2.1 m ×1.2 m ，由于钢钉外形尺寸较大，为了确保本体内部夹渣物、树枝状结晶组织有效去除，本体关键部位后期与625镍基合金应有效焊合，使之成为内部密实、均匀、细微、综合性能良好的锻件。

同时根据API 6A 5.4.3要求产品材料规范等级为PSL 3G 的产品应使用锻件，因此应0 引言我国深海海域蕴藏着丰富的油气资源，但深水区域特殊的自然环境和复杂的油气储藏条件将使我国深水油气田开发在钻探、开发工程、建造等方面面临诸多技术难题，其中水下采油树是海洋油气田生产和井下作业的关键设备[1]。

1 500米水下智能井口生产设备设计、制造、测试与安装关键技术的研究是参照API 17D 标准，将工程实践与智能水下采油树的研制、测试结合，建立的一整套完整的智能水下采油树生产和监督控制体系，突破了智能水下采油树工程建设过程中的技术难点和关键点，为深海油气开发设备的研发制造积累了经验。

一、热处理代号和材料标注方法（一）热处理代号1. 适用于结构钢和铸件代号：0—自然状态1—正火（或正火+回火）2—退火3—精锻+回火（如精锻或精辊叶片在精锻后只需高温回火）4—淬硬5—调质6—化学热处理（渗碳或氮化）7—除应力（包括活塞环定型处理）9—表面淬火或局部淬火2.适用铸造有色金属和奥氏体钢的代号：0—原始状态1—再结晶退火T—除应力退火T1—人工时效T4—淬火（固溶处理）T5—淬火和不完全时效T6—淬火和完全时效（固溶处理和完全时效到最高硬度）3.压力加工有色金属代号：0—原始状态M—退火C—淬火CZ—淬火和自然时效CS—淬火和人工时效（二）材料的标注方法：1.零件的材料或毛坯（包括铸锻件）如不作任何处理，也不作机械性能检查，则只标材料牌号（其热处理代号“0”在图纸上不标注）如：A3，20，35，ZQSn6-6-3。

2.零件的材料或毛坯在热处理后，不作硬度及机械性能检查者则只标注材料牌号和热处理代号：如：45-1，若有几种热处理，可用热处理代号按工艺路线顺序逐项填写：如：15CrMoA-1+7。

3.有些材料的技术条件，有几种检查组别，但强度等级只有一种或可按材料截面尺寸来决定强度等级，只注明材料牌号，热处理代号和检查组别：如：45-5（Ⅱ）35CrMoA-5（Ⅱ）4.有些材料的技术条件，有几种组别，在同一热处理状态中有不同的强度等级，则注明材料牌号、热处理代号强度等级和检查组别，不需要规定检查组别时，检查组别可省略。

25Cr2MoV A-5 25Cr2MoV A-5如：735-Ⅲ7355. 有些零件或者是比较重要或者是技术要求比较复杂，用上述标注方法不能说明全部要求者，则应注明标准号，在同一热处理状态中有不同的强度级别时，还应注明强度级别。

35CrMoA-5 35CrMoA-5如：Q/CCF M 3003-2003 590×Q/CCF M 3003-20036. 大锻件如叶轮、铸造轴、整体转子等的材料标注方法钢号锻件级别×标准编号7. 铸钢件：铸铁、铜件：材料牌号类别材料牌号标准号标准号8.铸铁件及有色金属等直接按上述方法标注可能引起误解时，热处理代号加上括号。

AISI4130材料的焊接工艺研究和经验交流石油、天然气钻采设备常用AISI 4130低合金钢作为井口设备本体、法兰连接件、阀门零件、紧固件等零部件的制造材料，制造过程中常遇到焊接工序且对焊接质量要求非常高。

通过对该材料的焊接参数分析和工艺研究，指出影响焊接质量的主要因素。

对焊接过程中存在的问题进行举例介绍，并交流解决经验。

标签：AISI 4130；焊接；工艺研究引言AISI 4130因其调质处理后具有较高的综合力学性能，为国内外广泛使用的低合金钢材料，常见于主轴、本体、齿轮、紧固件及阀门零件等诸多产品的制造中，笔者所在公司也将其大量应用在石油、天然气钻采设备零部件的制造，在制造过程中经常遇到焊接工序，如节流阀阀体与直角法兰的焊接、适配器的管对管焊接以及零件补焊返修等，这些产品对焊接工艺质量的要求非常高，焊后不得有明显缺陷且必须通过严格的无损检测（探伤）。

为此，对此种材料的焊接工艺进行研究，并对焊接过程中碰到的问题举例介绍和经验交流。

1 焊接主要缺陷和对策1.1 冷裂纹产生倾向因合金钢材料的焊接裂纹产生主要是冷裂纹，而热裂纹主要发生在奥氏体不锈钢、镍合金和铝合金中，因此需重点分析冷裂纹的产生情况。

按碳当量法计算CE（AWS）值来评估钢材冷裂纹倾向以及材料焊接性，碳当量及板厚关系如图1所示[1]：CE（AWS）=C+Mn/6+Si/24+Ni/15+Cr/5+Mo/4+（Cu/13+P/12）（%）（其中Cu含量<0.5%，P含量<0.05%时不计入该公式）经计算，CE（AWS）值为0.679，按图1评估得出材料焊接性较差，裂纹敏感性较高，易产生冷裂纹；同时，根据图1还可以看出，随着板厚（即材料壁厚）的增加，焊接性愈来愈差。

1.2 对策由于AISI 4130材料碳含量较高，合金元素含量多，在快速冷却时，从奥氏体转变为马氏体的起始温度Ms低（4130材料Ms为370℃），焊接后的热影响区产生马氏体难以产生回火效应，从而导致材料硬度高，对氢致冷裂纹的敏感性很大。

热处理实验报告[5篇范文]第一篇：热处理实验报告篇一:钢得热处理实验报告钢得热处理实验报告一、实验目得 1、了解热处理对材料性能得影响2、了解在相同得热处理状态下材料成分对材料性能得影响3、了解用显微镜观察金相得制样过程二、仪器材料箱式电炉(sx2—4-１0、sx—４-1０）、硬度测试仪(hr—150a）、30 钢、t10 钢、砂轮（砂纸)三、实验过程１）、金相得制备将一小块金属材料用金相砂纸磨光后进行抛光,去除金相磨面由细磨所留下得细微磨痕及表面变形层,使磨面成为无划痕得光滑镜面,然后用侵蚀剂进行腐蚀，以使组织被显示出来，这样就得到了一块金相样品。

2)、钢得热处理淬火与正火钢得淬火：淬火就就是将钢加热到相变温度以上，保温后放入各种不同得冷却介质中(v 冷应大于ｖ临）,以获得马氏体组织。

钢经淬火后得组织由马氏体及一定数量得残余奥氏体所组成。

步骤为:加热前先对试样进行硬度测定(为便于比较，一律用洛氏硬度测定)；再将试样放入箱式电炉中,t10 钢在７70℃左右,30 钢在８60℃左右分别均匀加热15 分钟;然后迅速在水中冷却,并不断搅拌.将淬火后得试样用砂轮磨平，并测出硬度值(hrc)填入表 1 中。

钢得正火:钢加热到ac３（亚共析钢）或ａc1(过共析钢）以上３0~５0℃以上,保温适当时间后,在自由流动得空气中冷却得热处理工艺。

步骤为:加热前先对试样进行硬度测定（为便于比较,一律用洛氏硬度测定）。

再将试样放入箱式电炉中,ｔ10 钢在770℃左右，30 钢在860℃左右分别均匀加热 15 分钟,后在空气中缓慢冷却。

将正火后得试样用砂轮磨平，并测出硬度值(hｒｃ)填入表 2 中。

四、结果及讨论1、为什么淬火处理后得硬度值比正火处理后得高？答:因为淬火冷却速度比正火冷却速度快,由过冷奥氏体得连续冷却转变图像可知淬火后得到得就是马氏体组织,而正火后得到得组织主要就是珠光体.马氏体比珠光体晶粒度细晶界面多，使得晶体得位错滑移阻力增大，从而硬度提高。

焊后热处理对ASTM4130钢焊接接头组织与性能的影响薄国公;王勇;韩涛;李立英【期刊名称】《压力容器》【年(卷),期】2011(028)007【摘要】通过金相观察、硬度和冲击试验,研究了不同保温时间的焊后热处理(PWHT)对ASTM 4130钢焊接接头显微组织、硬度、低温韧性的影响.结果表明,PWHT后,焊缝组织为铁素体、少量珠光体和碳化物,HAZ组织主要为回火索氏体、铁素体和贝氏体；造成熔合线附近硬度较高、韧性较低的原因是组织的粗化和上贝氏体的形成；随PWHT保温时间的延长,接头硬度降低,韧性改善.这主要是由于保温时间延长,使碳化物逐渐析出,其弥散强化效应和回火索氏体中合金元素固溶强化效应降低,同时,碳化物弥散度的降低也使得接头应力集中程度降低.【总页数】6页(P11-16)【作者】薄国公;王勇;韩涛;李立英【作者单位】中国石油大学机电工程学院,山东东营257061;中国石油大学机电工程学院,山东东营257061;中国石油大学机电工程学院,山东东营257061;中国石油大学机电工程学院,山东东营257061【正文语种】中文【中图分类】TGI42.1;TGl15.6【相关文献】1.焊后热处理对12Cr1MoV钢管焊接接头组织与性能的影响 [J], 陈品同;张博智2.焊后热处理对7075铝合金PVPPA焊接接头组织与性能的影响 [J], 李国伟;陈芙蓉;韩永全;梁亚红3.焊后热处理对Al-Zn-Mg合金焊接接头组织与性能的影响 [J], 杜春平;王培吉4.焊后热处理对P91钢和TP347H钢焊接接头综合力学性能的影响 [J], 黄嗣罗;陈宗强5.焊后热处理对P91钢和TP347H钢焊接接头综合力学性能的影响 [J], 黄嗣罗;陈宗强因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

1.2343热处理
1.2343合金的热处理主要涉及固溶处理和时效处理。

这些处理可以帮助改善材料的力学性能和耐腐蚀性。

固溶处理是将合金加热至高温，保持一段时间，然后快速冷却。

这种处理可以改善材料的延展性和韧性，同时提高强度和硬度。

固溶处理的过程可能会包括几个步骤，如加热、保温和冷却。

这些步骤的精确控制对于获得最佳的力学性能至关重要。

时效处理是固溶处理后的一个步骤，它涉及将合金加热至较低的温度并保持一段时间。

这个过程会引发合金的相变，导致材料硬度和强度的增加。

时效处理也可以改善材料的耐腐蚀性。

在热处理过程中，控制加热速度、保温时间和冷却速度对于获得最佳的材料性能至关重要。

热处理的温度范围和时间长度取决于合金的成分和所需的性能。

对于1.2343合金的具体热处理过程，我建议查阅相关材料或咨询材料供应商以获取更准确的信息。

这样可以确保您得到最佳的力学性能和耐腐蚀性。

超高强度结构钢AF1410热处理工艺对力学性能的影响摘要：研究了热处理工艺对超高强度结构钢AF1410力学性能的影响。

结果表明材料的淬火温度、回火温度和回火时间都会影响材料的力学性能，当热处理工艺为盐浴炉860℃×10min，油冷（20~80℃）→低温箱-70℃×100 min，空冷→空气炉510℃×（240~300） min，空冷时，可以满足设计要求的力学指标。

1.简介超高强度结构钢AF1410是一种低碳高合金钢，不仅具有高的硬度和强度、而且具有较高断裂韧度的新型航空材料，是一种可能用于损伤容限设计的超高强度钢[1]。

本文通过热处理工艺试验对该钢种的力学性能进行了研究，以获得该钢种良好的力学性能，满足设计的使用要求。

2.试验过程试验材料为AF1410钢棒材，试验材料尺寸如图1所示，材料的化学成分符合AMS 6533C 美国航空航天材料规范要求，其化学主要成分如表1所示。

材料的主要热处理过程为盐浴炉淬火→冷处理→空气炉回火，其中冷处理可以加速残余奥氏体转换，减少材料淬火应力，提高材料基体硬度。

图1 AF1410材料试验尺寸表1 AF1410材料化学成分1.淬火温度对材料力学性能的影响本节热处理工艺及力学性能如表3和图2所示，通过改变淬火温度研究力学性能，根据力学性能试验结果，860℃和880℃淬火力学性能结果接近，但淬火温度提升至900℃时，材料的力学性能轻微降低，抗拉强度从1660MPa降低至1635MPa，屈服强度从1550MPa降低至1500MPa。

这是因为由于随着淬火温度的提高，奥氏体晶粒尺寸增大，冷却后转变的板条状马氏体组织的尺寸也会相应增大[2,3]，随着板条状马氏体组织的尺寸增大，其力学性能中的HRC、σb和σ0.2会相应降低。

表3 淬火温度变化工艺及力学性能图2 淬火温度变化后材料力学性能3.2回火时间对材料力学性能的影响本节热处理工艺及力学性能如表4和图3所示，通过改变回火时间研究力学性能，根据力学性能试验结果，回火温度一定时，降低回火时间，材料的硬度、σb和σ0.2有显著提升，当回火工艺为510℃×240 min，空冷时，抗拉强度为1847MPa，屈服强度为1658MPa。

AISI 4130管线钢管焊接工艺研究
付国刚;杜高峰
【期刊名称】《金属加工（热加工）》
【年(卷),期】2024()6
【摘要】为了AISI 4130管道钢管的安全运行,通过分析管材焊接性,评定焊接工艺试验,制定与之相匹配的焊接工艺,研究满足规范要求并符合现场工况的焊接工艺。

试验结果显示,AISI 4130管材试样的各项力学性能均符合评定标准要求,表明制定的焊接工艺合理,能够满足严苛的标准和现场工况要求,保证了管线的顺利生产和安全运行。

【总页数】5页(P91-95)
【作者】付国刚;杜高峰
【作者单位】南通振华重型装备制造有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TG1
【相关文献】
1.AISI4130材料的焊接工艺研究和经验交流
2.钻井平台用ASTM 4130管线钢管焊接工艺评定
3.海洋平台AISI 4130高压管线的焊接工艺
4.海洋平台4130高压管线焊接工艺研究
5.海洋钻机模块高压管汇4130高压管线焊接工艺和性能研究
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ASTM4130钢焊接热影响区组织和性能研究的开题
报告
一、研究背景
ASTM4130钢是一种常用的低合金钢，在航空、航天、船舶、石油
化工等领域有着广泛的应用。

然而，钢材的焊接过程中，会因为热输入
和冷却速度的变化，导致热影响区的组织和性能发生变化，进而影响到
整个焊接件的性能。

因此，热影响区的研究是掌握焊接工艺和提高焊接
接头性能的重要内容。

二、研究目的
本研究旨在对ASTM4130钢焊接热影响区进行组织和性能的研究，
以探究其变化的规律，为制定合适的焊接工艺和优化焊接接头性能提供
科学依据。

三、研究内容及方法
1. 钢材采样及试样制备：采用ASTM4130钢管为研究对象，从焊接接头不同位置（焊接中心、热影响区、母材）采样，制备金相试样、扫
描电镜试样和力学性能试样。

2. 热历史仿真实验：利用热模拟实验仪模拟焊接过程中的温度场变
化和冷却速度，确定试验参数。

3. 金相组织分析：通过金相显微镜观察不同位置试样的组织结构，
比较热影响区与母材的区别，分析热影响区的组织形貌和显微组织特征。

4. 扫描电镜分析：通过扫描电镜观察试样的微观结构，分析其形貌、晶粒尺寸、形变和裂纹等。

5. 强度和韧性分析：通过拉伸试验和冲击试验，测试试样的力学性能，探究热影响区对ASTM4130钢焊接接头力学性能的影响。

四、论文结构
本论文将包括绪论、理论分析、实验方案、实验结果、分析和结论，并对未来的研究方向和应用前景进行探讨。