1Cr18Ni9Ti不銹鋼軸鍛件制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種1Cr18Ni9Ti不銹鋼軸鍛件制造方法。將化學(xué)成分合乎要求的鍛件置于鍛造工裝的上平砧和下凹型砧的凹槽內(nèi)進(jìn)行鍛造，前兩火壓下量20mm-40mm；自第三火起，每火始鍛時(shí)壓下量20mm-40mm；中間過程重壓，壓下量50mm-80mm；接近終鍛時(shí)再以較小變形量輕壓30mm-50mm；鍛造后進(jìn)行固溶處理，固溶處理采用分段加熱保溫，水冷透，得1Cr18Ni9Ti不銹鋼軸鍛件。本發(fā)明在化學(xué)成分上，采用低碳、多元合金元素的配合，在生產(chǎn)工藝上，充分利用鍛造、熱處理對奧氏體組織的調(diào)節(jié)作用，獲得細(xì)小的奧氏體組織，獲得良好的耐腐蝕性和良好韌性，同時(shí)具有高于標(biāo)準(zhǔn)要求的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度；本發(fā)明鍛件的主要性能為：Rm≥550MPa，Rp0.2≥250MPa，A≥40%，Z≥40%，AKU2≥120J以上，HB≤210，所有力學(xué)試驗(yàn)均合格。
【專利說明】1Cr18Ni9Ti不銹鋼軸鍛件制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及屬于低合金高強(qiáng)度用鋼板生產(chǎn)【技術(shù)領(lǐng)域】，主要涉及一種ICrlSNiOTi不銹鋼軸鍛件鍛造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著不銹鋼使用領(lǐng)域的擴(kuò)大、品種不斷增加，其使用性能也在擴(kuò)展，使用質(zhì)量要求不斷提高。ICrlSNiOTi奧氏體不銹鋼大型軸鍛件各項(xiàng)性能指標(biāo)，主要包括力學(xué)性能要求和海洋環(huán)境耐腐蝕性能，其中力學(xué)性能要求Rni≥550MPa,Rp0 2≥250MPa遠(yuǎn)高于國內(nèi)同行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 1220-1992力學(xué)性能要求Rni≥520MPa, Rp0.2≥205MPa。由于技術(shù)要求高，該鍛件一直依賴進(jìn)口，為了打破國外技術(shù)壟斷，實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，我公司對該產(chǎn)品的成分配比、固溶溫度的確定嚴(yán)格控制，鍛造采用專用工裝使鍛件各項(xiàng)性能滿足技術(shù)要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明旨在降低原型鋼種制造成本，并針對上述【背景技術(shù)】的現(xiàn)狀，提供一種具有細(xì)小的奧氏體組織，有良好耐腐蝕性和良好的韌性，同時(shí)具有高于標(biāo)準(zhǔn)要求的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度的ICrlSNiOTi不銹鋼軸鍛件制造方法。
[0004]本發(fā)明目的的實(shí)現(xiàn)方式為，ICrlSNiOTi不銹鋼軸鍛件鍛造方法，
[0005]鍛件的化學(xué)成分(％，wt,熔煉分析)如下:C 0.08-0.12%, Si0.43-0.71%, Mn1.59 -1.63%, P 0.017 -0.018%, S 0.003 -0.005%, Cr 18.23 -19.00%, Ni 9.40 -9.74%, Mo 0.70 -0.73%, Ti 0.50 -0.78% ；
[0006]鍛件置于鍛造工裝的上平砧和下凹型砧的凹槽內(nèi)進(jìn)行鍛造，鍛件始終處于三向壓應(yīng)力狀態(tài)，鍛造細(xì)化晶粒；鍛造細(xì)化晶粒；鍛造分六火次完成。前兩火次的壓下量25mm-35mm ;第三火次到第六火次，每火次開始鍛造時(shí)壓下量分別為30mm、30mm、25mm-35mm>25mm-35mm,中間過程重壓，壓下量分別為 63mm-65mm mm>65mm-67mm mm、65mm、65mm-70mm,接近終鍛時(shí)以較小變形量輕壓,壓下量分別為:40mm-45mm ；
[0007]粗加工后進(jìn)行固溶處理，固溶處理采用分段加熱，第一段升溫速度60°C /h，加熱溫度430°C-480°C，保溫2小時(shí)；第二段加熱溫度；1000°C-1010°C，保溫1.5小時(shí)；水冷透，得lCrl8Ni9Ti不銹鋼軸鍛件。
[0008]本發(fā)明在化學(xué)成分上，采用低碳、多元合金元素的配合，在生產(chǎn)工藝上，充分利用鍛造、熱處理對奧氏體組織的調(diào)節(jié)作用，獲得細(xì)小的奧氏體組織，獲得良好的耐腐蝕性和良好的韌性，同時(shí)具有高于標(biāo)準(zhǔn)要求的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度；本發(fā)明鍛件的主要性能為Rm≥550Mpa,Rp0.2≥250Mpa,A≥ 40%, Z ≥40%, AKU2 ≥ 120J 以上，HB≤210，所有力學(xué)試驗(yàn)均合格。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明采用的鍛造工裝結(jié)構(gòu)示意圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0010]本發(fā)明鍛件的化學(xué)成分(％，wt，熔煉分析)如下:C 0.08?0.12%，Si 0.43?
0.71%, Mn 1.59 ?1.63%, P 0.017 ?0.018%, S 0.003 ?0.005%, Cr 18.23 ?19.00%, Ni9.40 ?9.74%, Mo 0.70 ?0.73%, Ti0.50 ?0.78% ；
[0011]鍛件較佳的化學(xué)成分(％，wt，熔煉分析)如下:C 0.09?0.10%, Si 0.43?0.44%，Mn 1.59 ?1.61%, P 0.017 ?0.018%, S 0.003 ?0.005%, Cr 18.70 ?18.98%, Ni 9.40 ?
9.56%, Mo 0.70 ?0.73%, Ti0.60 ?0.66%。
[0012]鍛件中還含有Cu，鍛件的化學(xué)成分(％，wt，熔煉分析)如下鍛件的化學(xué)成分(％，wt，熔煉分析)如下:c 0.08 ?0.12%, Si 0.43 ?0.71%, Mn 1.60 ?1.63%, P 0.017 ?0.018%,S 0.005%, Cr 18.47 ?18.95%, Ni 9.30 ?9.56%, Mo 0.71 ?0.72%, Ti 0.61 ?0.66%, Cu
0.10 ?0.13%。
[0013]本發(fā)明的原料配方是根據(jù)奧氏體不銹鋼的要求而選擇的，其根據(jù)如下:
[0014]碳在奧氏體不銹鋼中是強(qiáng)烈形成并穩(wěn)定奧氏體且擴(kuò)大奧氏體區(qū)的元素，碳形成奧氏體的能力約為鎳的30倍，是一種間隙元素，通過固溶強(qiáng)化可顯著提高奧氏體不銹鋼的強(qiáng)度；碳還可以提高奧氏體不銹鋼在高濃氯化物中的耐應(yīng)力腐蝕的性能。但是，在奧氏體不銹鋼中，碳常常被視為有害元素，碳可與鋼中的鉻形成高鉻碳化物從而導(dǎo)致局部鉻的貧化，使鋼的耐蝕性特別是耐晶間腐蝕性能下降。考慮到該鍛件高于標(biāo)準(zhǔn)要求的抗拉強(qiáng)度及屈服強(qiáng)度要求，故本發(fā)明將碳含量最好控制在0.08%?0.11%之間。
[0015]鉻對奧氏體不銹鋼性能影響最大得是耐蝕性。同時(shí)，在奧氏體不銹鋼中，鉻能增大碳的溶解度而降低鉻 的貧化度，因而提高鉻含量對奧氏體不銹鋼的耐晶間腐蝕是有益的，鉻非常有效的改善奧氏體不銹鋼的耐點(diǎn)蝕及縫隙腐蝕性能，當(dāng)鋼中同時(shí)存在鑰或鑰及氮存在時(shí)，鉻的這種有效性大大加強(qiáng)。綜合考慮碳元素與鉻元素的相互作用，本發(fā)明將鉻元素的含量最好控制在18.00%?19.00%之間。
[0016]鑰的作用是提高鋼在還原性介質(zhì)的耐蝕性，并提高鋼的耐點(diǎn)腐蝕及縫隙腐蝕等性能。但前提條件是，鑰的耐腐蝕作用僅相當(dāng)鋼中含有較高量的鉻含量時(shí)才有效，鑰主要是強(qiáng)化鋼中鉻的耐蝕作用。同時(shí)，鑰的加入將使鋼的高溫變形抗力增大，加之鋼中常常存在少量鐵素體導(dǎo)致該鋼種熱加工性能差，而且隨著鑰含量的增加，熱加工性能越差。綜合考慮鑰元素對產(chǎn)品性能的影響，鑒于該鋼種含鉻含量在18.00%?19.00%，為了強(qiáng)化其耐腐蝕作用，本發(fā)明將鑰元素的含量最好控制在0.50%?1.00%ο
[0017]鎳在不銹鋼中的應(yīng)用主要是配合鉻才能更好地發(fā)揮作用，才能改變不銹鋼的組織，從而使不銹鋼的力學(xué)性能、加工性能和在某些腐蝕介質(zhì)中的耐腐蝕性能得到很大的改善，鑒于該鋼種含有18.00%?19.00%的鉻元素，故將鎳元素含量最好控制在9.00%?
10.00% 之間。
[0018]鈦是強(qiáng)烈形成碳化物的元素，比鉻更容易形成碳化物，鈦存在于不銹鋼中，會(huì)使鋼中的碳盡可能地與鈦結(jié)合，這樣，就會(huì)使鋼中的鉻能盡量穩(wěn)定地存在于固溶體中，使固溶體中有足以保證耐腐蝕性能的鉻的含量，可以有效的防止不銹鋼產(chǎn)生晶間腐蝕。一般鈦元素的含量應(yīng)根據(jù)鋼中碳的含量來確定，即Ti= [(C-0.02) X 5]%?0.8%，故將鈦元素的含量最好控制在0.65%?0.80%之間。[0019]鍛件置于圖1所示的鍛造工裝的上平砧I和下凹型砧3的凹槽內(nèi)進(jìn)行鍛造，鍛件始終處于三向壓應(yīng)力狀態(tài)，鍛造細(xì)化晶粒；鍛造細(xì)化晶粒；鍛造分六火次完成。前兩火次的壓下量25mm-35mm ;第三火次到第六火次,每火次開始鍛造時(shí)壓下量分別為30mm、30mm、25mm-35mm>25mm-35mm,中間過程重壓，壓下量分別為 63mm-65mm mm>65mm-67mm mm、65mm、65mm-70mm，接近終鍛時(shí)以較小變形量輕壓，壓下量分別為:40mm-45mm ;控制好鍛造火次以及每火次的壓下量，可防止出現(xiàn)鍛造裂紋。
[0020]粗加工后進(jìn)行固溶處理，固溶處理采用分段加熱，第一段升溫速度60°C /h，加熱溫度430°C-480°C，保溫2小時(shí)；第二段加熱溫度；1000°C-1010°C，保溫1.5小時(shí)；水冷透，得lCrl8Ni9Ti不銹鋼軸鍛件。
[0021]不銹鋼軸鍛件化學(xué)成分(％，wt,熔煉分析)C≤0.12%，Si ( 1.00%, Mn ( 2.00%,P ≤ 0.035%, S 0.030%, Cr 17.00 -19.00%,Ni8.00 -11.00%, Mo0.50 -1.00%, Ti 0.20 -
0.80%, Cu ( 0.20%ο
[0022]拉伸性能:Rp0.2≤ 250MPa, Rm ≤ 550MPa, A≤ 40%, Z ≤40% ；
[0023]沖擊韌性:室溫下每個(gè)試樣的AKU2不得低于120J ；
[0024]布氏硬度:HB ( 210，且不同部位的布氏硬度測試結(jié)果差值不超過30HB ；
[0025]具體力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果見下表:
【權(quán)利要求】
1.lCrl8Ni9Ti不銹鋼軸鍛件制造方法，其特征在于鍛件的化學(xué)成分(％，wt,熔煉分析)如下:C 0.08 -0.12%, Si 0.43 -0.71%, Mnl.59 -1.63%, P 0.017 -0.018%, S 0.003 -.0.005%, Cr 18.23 -19.00%, Ni 9.40 -9.74%, Mo 0.70 -0.73%, Ti 0.50 -0.78% ； 鍛件置于鍛造工裝的上平砧和下凹型砧的凹槽內(nèi)進(jìn)行鍛造，鍛件始終處于三向壓應(yīng)力狀態(tài)，鍛造細(xì)化晶粒；鍛造細(xì)化晶粒；鍛造分六火次完成。前兩火次的壓下量25mm-35mm ；第三火次到第六火次，每火次開始鍛造時(shí)壓下量分別為30mm、30mm、25mm-35mm、25mm-35mm，中間過程重壓，壓下量分別為63mm_65_ mm>65mm-67mm mm、65mm、65mm-70mm,接近終鍛時(shí)以較小變形量輕壓，壓下量分別為:40mm-45mm; 粗加工后進(jìn)行固溶處理，固溶處理采用分段加熱，第一段升溫速度60°C /h，加熱溫度.430°C-480°C，保溫2小時(shí)；第二段加熱溫度；1000°C-1010°C，保溫1.5小時(shí)；水冷透，得.lCrl8Ni9Ti不銹鋼軸鍛件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ICrlSNiOTi不銹鋼軸鍛件制造方法，其特征在于鍛件的化學(xué)成分(％，wt,熔煉分析)如下鍛件的化學(xué)成分(％，wt,熔煉分析)如下:C 0.09-0.10%，Si 0.43 -0.44%, Mnl.59 -1.61%, P 0.017 -0.018%, S 0.003 -0.005%, Cr 18.70 -.18.98%, Ni 9.40 -9.56%, Mo 0.70 -0.73%, Ti 0.60 -0.66%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ICrlSNiOTi不銹鋼軸鍛件制造方法，其特征在于鍛件的化學(xué)成分(％，wt,熔煉分析)如下鍛件的化學(xué)成分(％，wt,熔煉分析)如下:C 0.08-0.12%，Si 0.43-0.71%, Mnl.60 -L 63%, P 0.017 -0.018%, S 0.005%, Cr 18.47 -18.95%, Ni.9.30 -9.56%, Mo 0.71 -0.72%, Ti 0.61 -0.66%, Cu 0.10 -0.13%。
【文檔編號(hào)】C21D8/06GK103436816SQ201310412141
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年9月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月11日
【發(fā)明者】黃永強(qiáng), 張承峰, 譚大偉, 王明哲, 曹虹, 湯晶晶, 趙林武, 劉長安, 黃麗秋, 熊武, 來坤領(lǐng), 劉振新, 羅波, 韓芳, 張燕 申請人:武漢重工鑄鍛有限責(zé)任公司