WCB和１.０６１９及WCC和1.0625热处理
吉克阀门有限公司 穆振远、刘秀川
WCB和1.0619是美国和德国高温压力容器用钢。随着改革开放发展，用这些钢生产出
口阀门越来越多。我国2005年任引用美国标准制定WCBLCC等压力容器用钢中国标准GB/T12229-2005,同目美标不同，取消了Rm上限，改为485Mpa.如何满足客户越来越高，高于标准，如要低温功的要求和提高出口阀门质量，成为热处理行业迫切需要解决问题。本≤文把我们多年的热处理经验介绍大家。
1. WCB和1.0619化学成分及力学性能要求：
WCB和1.0619钢化学成分及力学性能见表1，WCB钢化学成分只有上限，无下限；
WCB和1.0619钢化学成分及力学性能 表1，
钢号 C SM n％ 1.00 CrNiCuMoVP S RmRp0.2A % 22 Z ％ 35 温度 Akv J 注 ％ WCB 0.30 ％i 0.60 ％ 0.50 ％ ％ 0.50 0.30 ％ 0.20 ％ 0.03 ％ 0.040 ％ 0.040 Mp Mp 485655 250 1.0619 GP240GH 1.0625 GP280GH 0.180.23 .0.18.0.25 0.60 0.501.20 0.30 0.40 0.30 0.12 0.030 0.020 420600 240 22 室温 27 N 40 QT 27 40 N DGQT 0.60 0.801.20 0.30 0.40 0.30 0.12 0.030 0.020 480640 280 22 室温 注1：指标没范围成分≤；性能≧。Cu有的资料0.03％.WCB碳-C从上限0.30％每降低
0.01％，可升0.04％Mn,最高1.28％ ,1.0625也有上述原则，Mn最高为1.40% 注2：有的客户要求WCB和1.0619-29℃和-20℃Akv27J
注3：WCC-≤0.25%C、≤1.20%Mn（按上述降C升Mn原则最高为1.40%），其它成分同
WCB。力学性能只Rp0.2≥275Mpa、其它同WCB。
1.0619钢主要成分C和Mn有下限要求。无成分下限好处，可根据需要调节和选择成分，缺点符合标准的成分並不一定是合适和最佳成分，需丰富金属学及热处理知识才能选择好成分。在这种情况下，首先根据工艺和使用等综合性能及工件截面大小，选择最佳成分控制范─围，以保证可焊性等工艺性能和热处理后力学性能要求。WCB可焊性要求不高的大件，C和Mn可高些；一般客户要求CE比标准≤0.50更低，如CE0.43,也要求低温冲击，C≤0.25%。为保证淬透性和淬硬性及强度C也不能太低，0.18-0.25%（1.06190.-0.23%）。Mn脱氧，去硫，细化晶粒，强化铁素体，形成合金渗碳体，能最显著提高穿淬透性和改善低温冲击功（只Mn和Ni），因此Mn尽量往上限控制为0.90-1.20（1.28）%。对中小阀门，根据我们经验其原则它元素都可不加，大截面可加Cu和Mo，Cr和Ni尽量不加。这样WCB和1.0619及LCC成分完全相同。【1】WCB成分为0.19à.40-0.60%Si0.85-1.10%Mn,利用降C升Mn原则比较好的一例。我厂也没有利用上述原则，WCB和1.0619及WCC(产品很少)实际控制成分为0.18-0.23%C和0.70-1.00%Mn，也能获得良好的力学性能，特别-29的低温冲击性能，详见【2】和表1。如Mn提高0.9-1.28%，就能达到LCC高水平，详见【2】。，可见Mn含量的重要性。由于经济原因1.0625无产品和客户要求WCC材料也少，上述低Mn范围，WCB和1.0619热处理后，完全满足WCC和1.0625钢力学性能要求，还有高的低温冲击功。为提高阀门质量，特别大阀门应Mn尽量往上限控制。
四种钢要求的力学性能见表1和表注3,WCB和1.0619、WCC和1.0625个为同一屈服强度等级，WCC和1.0625分别为个牌号系列最高强度级别。德准1.0619和1.0625Rm上限比美标低，1.0619最低，为600Mpa。Rm上太低，不符合对材料综合性能（强度、塑性 1
和冲击韧性，特别低温韧性）要求越来越高发展的需要，影响材料性能充分发挥，限制
6
材料潜力的充分开发，详见【3】论证。我国新标准WCB,Rm不设上限，最为合理。定货前同客户协商好，提高、最好取消Rm上限。德准不要求A,室温Akv正火（N）和淬火(QT)要求不同，美准不要求Akv。客户高于标准要求低温-29℃和-20℃Akv≥27J,我们统一-29℃试验。
2.热处理：
铸态组织粗大，成分徧析不均匀和性能很低。为获得所需力学性能，特别低温冲击性能，必须热处理。经热处理消除铸态组织，均匀化成分，细化晶粒和组织，获得细小、均匀分布的所需的组织。热处理主要有N、NT和QT。
正火是WCB、1.0619 、WCC和1.0625钢推荐和常用的热处理工艺，但大批量生产，由于装炉量多，出炉冷却速度慢，工件硬度不均匀，中心硬度可能不合格。我们用500长六边形高1000mm铁筐装1t多工件，井式炉加热后吊出炉，用风扇吹冷，发现筐中心里面工件硬度只126HB,强度不合格。装台车炉正火，台车开出冷却，冷却速度更慢，性能更难保证。正火尽量少用。我们阀门装筐加热，整筐吊入有循环水的淬火槽中冷却，冷水从淬火槽下四周进水管小孔喷出，高压空气从槽下中心位置气钢管中小孔中喷出和高压水泵喷水。由于冷却液水搅动力大，工件表面和水流相对速度加快，提高工件冷却速度，筐内部工件冷却速度也快，筐内外试棒性能差别减小，确保筐内工件质量。WCB筐中心线、距筐底1/4筐高处试棒-29℃Akv94-98J,AVG=96J,很高性能水平。用水冷代替风冷正火。因水冷却快，获得较小铁素体，较多细小、均匀珠光体，经高温回火使得强度、塑性和低温韧性都得到改善。因WCB和1.0619这类钢淬透性低，经常得不到淬火组织，淬火硬度为158-292HB,极少数达 347HB,称为水冷正火。
WCB热处理工艺试验见表2，从表2可以看出，900℃正火保温时间从1h增加到2h
WCB钢热处理工艺试验结果统计表 表2 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Rm （Mpa） 485-570 495 480-515 503 505 520-550 535 535 555 530 600 600 ReL（Mpa） 255-290 271 240-375 278 305 325-350 332 335 375 265 380 405 A （%） 24.5-290 25.5 20.5-35.0 26.0 25.0 26.0-28.5 Z （%） 36-47 41 29-57- 41 48 41-54 试验温度℃ 室温 室温 室温 室温 室温 室温 -29 19 -29 19 -29 20 -29 -46 Akv ( J) 22-84 18-91 52-75 41-84 50-61 77-80 40-48 58-60 22-28 108-11039-56 94-121 31-120 32-72 78-84 11 -15 -20 57-70 -25 -29 59-67 47-53 AVG ( J) 49 54 67 62 55 79 44 59 25 111 49 54 47 75 64 50 171 63 HB 热处理 炉数 14 25 1 8 1 1 1 1 1 9—920℃3hWC+630℃3hWC 10——900℃3hWC+610℃-630℃3.5Hwc 1-bia1900℃3hWC610℃3hWC 4 炉517 8 1 152 152 152 175 160 143 179 900℃1hAC 900℃2hAC 900℃1hAC+600℃2hWC 900℃3hAC+6203hWC 900℃3h+9201hAC+6203hWC 900℃2hWC+700℃2hWC 9003hWC+700℃hWC 920℃3hAC 27.0 49 24.5 22.0 27.5 27.0 25.0 45 56 74 35 57 114 178～181 10 2 力学性能平均稍有增加，个别2h正火A和Z有不合格的，室温冲击都有<27J不合格的。 保温时间增至3h,620℃3h回火，回火后水冷，力学性能全部明显增加。900℃+920℃1h空冷（AC）620℃回火，塑性和韧性稍有降低。900℃2hWC+700℃2hWC比正火不回火力学性能大大提高。进一步增加保温时间到3h再700℃回火，-29℃Akv40-48J,AVG44J，满足客户≥27℃℃J要求。
6
最后确定900℃≥3hWC加回火，回火后水冷的热处理工艺。以后又进行了920℃3h正火和淬火回火Rel、Z和室温和低温Akv都明显提高，正火-29℃Akv≤27J合格标准，要求低温冲击，正火热处理是不合适的。920℃QT力学性能也可以，但没有900℃QT平均水平高，见表中10。试验证明900℃≥3hWC是合适的。试验也说明资料【4】推荐碳钢铸件加热保温时间≤100mm，1h/30mm、每增加30mm再增加1h。合金钢加热保温加热系数为0.5-1h/25mm、每增加25mm再加0.5h。也有资料每增加25mm,再增加1h 、总保温时间≥2h(25mm近似1英寸)。【1】WCB保温时间>2h也是一个实例。对要求冲击，特别低温冲击，加热保温2h不合适
我们进行了WCB钢水冷正火（淬火）后不同火温度对低温冲击功影响工艺试验，其结果见表3.回火温度从590℃升到660℃,AVG总平均相差不大，其中以610℃回火AVG96J为最 WCB和1.0619淬火后不同回火温度对-29℃低温冲击功平均值AVG及总平均值的影响表3 回火温度℃ AVG J AVG总平均J 炉数 590 36~65 50 2 600 38~59 48 8 610 36~94 55 48 620 32~61 41 11 630 37~52 44 8 660 43 43 1 高、总平均最高为55J。按这个温度回火2年。2012年试验630℃回火，-29℃Akv60-96J共42炉。WCB和1.0619及少数WCC,3年共517炉Akv30-120J、AVG32-98J℃和总平均稳定53J-54J、平均54J。610℃-630℃为WCB和1.0619上述成分的最合适的回火温度，如Mn提高1.20%的LCC钢最佳回火温度为630℃ 。因WCB、1.0619和LCC≤1.00Mn时成分有重合部分，WCB和1.0625Mn偏高时可630℃回火。
文献推荐的WCB等4种铸钢的热处理工艺见表4 ，从表4可以看出，4种钢正火和淬火温度下限接近为880-900℃，上限差别较大，德准和国标温度最高，美标最低。我们开始WCB正火温度选900℃也是WCB推荐的温度范围，以后要求高了采用淬火，温度也没变，淬火温度高些有利合金元素扩散，消除铸态组织，我们工艺试验证明900℃一次淬火加热是合适的。
文献推荐的 WCB、WCC、1.0619和1.0625的热处理工艺 表 4
钢号 WCB WCC ZG240-450G WCB 1.0619 GP240GH 1.0625 GP280GP ZG280-520G C26—52H 正火℃ 890~910 900~930 890~980 900~940 900-980 900-980 890~980 回火℃ 550~650 550~650 600-700 670-700 670-700 600~700 890~980 890~980 890~980 淬火℃ 860~890 880~910 890~980 回火℃ 550~650 550~650 600~700 600~700 `670-700 600~700 670-700 600~700 回火后冷却 【1】 【4】[5] 【4】[5] 注 【5】 AC、F（炉冷） 【4】 WCB、1.0619等热处理后力学性能统计表 表5
6