專利名稱：1Cr12馬氏體不銹鋼壓緊彈簧鍛件的調(diào)質(zhì)處理工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種核島堆內(nèi)常用的lCrl2馬氏體不銹鋼壓緊彈簧鍛件的調(diào)質(zhì)處理工藝。
背景技術(shù)：
lCrl2馬氏體不銹鋼(按照美國ASTM標(biāo)準(zhǔn)為403鋼)常作為核島堆內(nèi)壓緊彈簧的用鋼材料，該材料的調(diào)質(zhì)處理工藝一般包括升溫、保溫、淬火、高溫回火等步驟?？梢詤⒖?申請?zhí)枮镃N200910056854. O的中國發(fā)明專利申請“Z12CN13馬氏體不銹鋼壓緊彈簧鍛件的熱處理工藝方法”，以及申請?zhí)枮镃N201010582850.9的中國專利申請“核電堆內(nèi)構(gòu)件壓緊彈簧用馬氏體不銹鋼鍛件的熱處理方法”，二者分別對兩種其它的核島堆內(nèi)常用馬氏體不銹鋼壓緊彈簧鍛件的調(diào)質(zhì)工藝進(jìn)行了介紹。由于壓緊彈簧件一般為重達(dá)幾噸甚至十幾噸的大型鍛件，調(diào)質(zhì)處理過程容易出現(xiàn)以下問題(I)組織不合格；(2)綜合機(jī)械性能不合格；(3)淬火易產(chǎn)生裂紋。其中綜合機(jī)械性能不合格是一個亟待解決的難題。發(fā)明人經(jīng)過很多次的小件實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，lCrl2馬氏體不銹鋼的強(qiáng)度和側(cè)向膨脹量呈現(xiàn)出此消彼長的規(guī)律。經(jīng)常遇到的一個問題是，強(qiáng)度達(dá)到了要求，側(cè)向膨脹量又降到了標(biāo)準(zhǔn)以下，反之亦如此。因此，如何優(yōu)化調(diào)質(zhì)處理工藝，提高該材料的綜合機(jī)械性能，是業(yè)界亟待解決的一個問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種lCrl2馬氏體不銹鋼的調(diào)質(zhì)處理工藝方法，解決長期困擾廠家強(qiáng)度和韌性兩者相互矛盾的一個問題，使材料沿著鍛造變形方向(縱向)的綜合機(jī)械性能達(dá)到苛刻的用鋼標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種lCrl2馬氏體不銹鋼壓緊彈簧鍛件的調(diào)質(zhì)處理工藝方法，包括以下步驟升溫使?fàn)t具升至預(yù)定溫度；保溫待爐具的溫度穩(wěn)定后，將鍛件放進(jìn)爐內(nèi)，開始計(jì)時保溫；淬火保溫時間到后，將鍛件從爐具中取出，放入油槽中淬火至鍛件表面溫度低于100°c;高溫回火將淬火后的鍛件放入爐具中回火，保溫后放入油槽中，冷卻至室溫。優(yōu)選的，升溫過程中，使?fàn)t具在I小時內(nèi)升至1010°C ;保溫步驟的時間為5小時；高溫回火步驟中，在640°C下保溫4小時。與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于該淬火工藝避免了晶粒在高溫下生長至過大的問題，使晶粒的尺寸控制在一定的范圍內(nèi)。另一方面，通過控制淬火的溫度和保溫時間，獲得一種比較均勻的組織，特別是經(jīng)過適當(dāng)時間的保溫，使材料中因冶煉或鍛造中產(chǎn)生的高溫S鐵素體盡可能的轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，從而獲得一種比較均勻的室溫組織。本發(fā)明最終使材料的縱向綜合力學(xué)性能，特別是強(qiáng)度和側(cè)向膨脹量，都達(dá)到了西屋公司苛刻的用鋼要求。


通過附圖中所示的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的更具體說明，本發(fā)明的上述及其它目的、特征和優(yōu)勢將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標(biāo)記指示相同的部分。并未刻意按實(shí)際尺寸等比例縮放繪制附圖，重點(diǎn)在于示出本發(fā)明的主旨。圖I是本本發(fā)明的調(diào)質(zhì)處理工藝的示意圖；圖2a以及2b分別是經(jīng)過對比例以及優(yōu)選實(shí)施例的調(diào)質(zhì)工藝之后，所得到的材料顯微組織。
具體實(shí)施例方式
由之前的介紹可知，lCrl2馬氏體不銹鋼的材料強(qiáng)度和側(cè)向膨脹量呈此消彼長的規(guī)律，因此，發(fā)明人通過不斷地調(diào)整淬火保溫溫度和時間、回火保溫溫度和時間以及冷卻方式，最終得出了一套優(yōu)化的調(diào)質(zhì)工藝，從而使壓緊彈簧沿著鍛造變形方向(縱向)的材料的綜合機(jī)械性能達(dá)到了使用要求。本發(fā)明給出的調(diào)質(zhì)工藝方法包括以下步驟升溫，保溫，淬火和高溫回火。下面參照圖I，對各個工藝步驟進(jìn)行詳細(xì)解釋。升溫使箱式電阻爐在I小時內(nèi)升至1010°C。保溫待電阻爐的溫度穩(wěn)定后，將鍛件放進(jìn)爐內(nèi)，開始計(jì)時保溫，保溫時間為5小時。淬火保溫時間到后，將鍛件從電阻爐中取出，放入油槽中淬火至鍛件表面溫度低于 100。。。高溫回火將淬火后的鍛件放入箱式電阻爐(可以與之前的電阻爐非同一只)中回火,在640°C下保溫4小時后放入油槽中，冷卻至室溫。在以上的調(diào)質(zhì)工藝中，所用的淬火和高溫回火均采用油冷的冷卻方式，該方式將帶來有益效果。由于lCrl2馬氏體不銹鋼淬透性很好，即使空冷也可以得到馬氏體。通過油冷的方式，有效地避免了水冷冷速過快引起的熱應(yīng)力，甚至熱裂紋的產(chǎn)生；同時也規(guī)避了空冷冷速過慢所導(dǎo)致的效率低下問題。更重要的是，加快工件的冷卻速度從一定程度上可以減少淬火時高溫S鐵素體的析出，而回火時油冷則可以避免空冷至某溫度段時回火脆性的產(chǎn)生。對比實(shí)驗(yàn)本對比試驗(yàn)所采用的lCrl2馬氏體不銹鋼實(shí)驗(yàn)材料取自鍛后退火的大塊鋼錠，將其切割成的尺寸為17mmX21mmX90mm和55mmX22mmX22mm的試樣，前者調(diào)質(zhì)處理后用于制作公稱直徑為6. 25mm、標(biāo)距為25mm的拉伸測試試樣；后者用于制作尺寸為10mm X 10mm X 55mm的v型缺口標(biāo)準(zhǔn)沖擊試樣。 實(shí)測該ICr 12馬氏體不銹鋼的成分(質(zhì)量％)如下
元素 C Si Mn P S Cr Mo Ni Al含量 0.13 0.27 O. 70 0.011 0.003 12. 78 0.08 0.48 O. 015
廠家一種常用的熱處理工藝為，材料先經(jīng)過1020°C下4小時的正火，再進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。其調(diào)質(zhì)工藝為在980°C下保溫3小時后淬火風(fēng)冷，隨后在640°C下回火保溫10小時，再進(jìn)行空冷。所得到的力學(xué)性能數(shù)據(jù)如下表I :
權(quán)利要求
1.一種lCrl2馬氏體不銹鋼壓緊彈簧鍛件的調(diào)質(zhì)處理工藝方法，其特征在于包括以下步驟 升溫使?fàn)t具升至預(yù)定溫度； 保溫待爐具的溫度穩(wěn)定后，將鍛件放進(jìn)爐內(nèi)，開始計(jì)時保溫； 淬火保溫時間到后，將鍛件從爐具中取出，放入油槽中淬火至鍛件表面溫度低于IOO0C ； 高溫回火將淬火后的鍛件放入爐具中回火，保溫后放入油槽中，冷卻至室溫。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，升溫過程中，使?fàn)t具在I小時內(nèi)升至IOlOO。
3.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，保溫步驟的時間為5小時。
4.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，高溫回火步驟中，在640°C下保溫4小時。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種核島堆內(nèi)使用的1Cr12馬氏體不銹鋼壓緊彈簧鍛件的調(diào)質(zhì)處理工藝方法，包括以下步驟升溫使?fàn)t具升至預(yù)定溫度；保溫待爐具的溫度穩(wěn)定后，將鍛件放進(jìn)爐內(nèi)，開始計(jì)時保溫；淬火保溫時間到后，將鍛件從爐具中取出，放入油槽中淬火至鍛件表面溫度低于100℃；高溫回火將淬火后的鍛件放入爐具中回火，保溫后放入油槽中，冷卻至室溫。本發(fā)明的油淬工藝避免了晶粒在高溫下生長至過大的問題，使晶粒的尺寸控制在一定的范圍內(nèi)；另一方面，通過控制淬火的溫度和保溫時間，獲得一種比較均勻的組織，最終優(yōu)化材料的縱向綜合力學(xué)性能。
文檔編號C21D1/25GK102876854SQ20121038909
公開日2013年1月16日 申請日期2012年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月12日
發(fā)明者李榮斌, 王良龍 申請人:上海電機(jī)學(xué)院