一種高碳高鉻9Cr18馬氏體不銹鋼軸鍛件制備工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于一種高碳高鉻9Cr18馬氏體不銹鋼軸鍛件制備工藝，冶煉時(shí)，控制不銹鋼中碳的重量百分比為0.90～0.92%，其它成分的重量百分比為Cr:17.0～17.5%，Si:0.50～0.55%，Mn:0.40～0.45%；澆鑄溫度控制在1450～1480℃；鍛造采用10.5噸的電渣錠，電渣錠熱送并進(jìn)行加熱，加熱溫度為1140～1180℃，始鍛溫度：1000～1120℃，終鍛溫度≥950℃，返爐的加熱時(shí)間不得超過2小時(shí)；鍛后采用正火加等溫退火，正火溫度850～950℃，空冷至650～750℃進(jìn)行等溫退火。本發(fā)明提供了一種通過控制鋼的化學(xué)成分、鍛造加熱、始鍛溫度、終鍛溫度、變形方式、變形量及鍛后熱處理溫度使得鋼中孿晶碳化物消除或得以改善的高碳高鉻9Cr18馬氏體不銹鋼軸鍛件制備工藝。
【專利說(shuō)明】—種高碳高鉻9Cr18馬氏體不銹鋼軸鍛件制備工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于高碳高鉻不銹鋼軸鍛件制造【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及通過控制化學(xué)成分、鍛造加熱溫度、始鍛溫度、終鍛溫度及鍛后熱處理加熱溫度而使鋼中孿晶碳化物消除或有效改善的高碳高鉻9Crl8馬氏體不銹鋼軸鍛件制備工藝。

【背景技術(shù)】
[0002]9Crl8屬于萊氏體型馬氏體鋼，主要用于制造在腐蝕環(huán)境和無(wú)潤(rùn)滑強(qiáng)氧化氣氛下工作的軸承或惡劣環(huán)境中使用耐磨的零部件，廣泛應(yīng)用于航天航空、軸承、石化、刀具等行業(yè)。鍛件鍛后退火后正常組織為鐵素體基體上分布碳化物(球粒狀碳化物、共晶碳化物)和少量殘余奧氏體，實(shí)際生產(chǎn)中碳化物有球粒狀碳化物、共晶碳化物，還存在孿晶碳化物，這種孿晶碳化物將大幅度降低鋼的塑性、韌性和接觸疲勞性能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中都不足提供一種通過控制鋼的化學(xué)成分、鍛造加熱、始鍛溫度、終鍛溫度、變形方式、變形量及鍛后熱處理溫度使得鋼中孿晶碳化物消除或得以改善的高碳高鉻9Crl8馬氏體不銹鋼軸鍛件制備工藝。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種高碳高鉻9Crl8馬氏體不銹鋼軸鍛件制備工藝，冶煉時(shí)，控制不銹鋼中碳的重量百分比為0.90?0.92%，其它成分的重量百分比為Cr: 17.0 ?17.5%, S1:0.50 ?0.55%, Mn:0.40 ?0.45% ;澆鑄溫度控制在 1450 ?1480°C ；鍛造采用10.5噸的電渣錠，電渣錠熱送并進(jìn)行加熱，加熱溫度為1140?11801:，始鍛溫度:1000?1120°C，終鍛溫度> 950°C，返爐的加熱時(shí)間不得超過2小時(shí)；鍛后采用正火加等溫退火，正火溫度850?950°C，空冷至650?750°C進(jìn)行等溫退火。
[0005]鍛造采用10.5噸的電渣錠，電渣錠熱送并進(jìn)行加熱，加熱溫度為1140?1180°C，始鍛溫度:1120?1000°C，終鍛溫度彡950°C，采用設(shè)備5000噸油壓機(jī)開坯和1400噸精鍛機(jī)成形，變形方式采用鐓粗加拔長(zhǎng)，總鍛比8.5?9.5，鐓粗系數(shù)2.0?3.0，變形方式采用通身輕壓圓周-鐓粗-滾圓-倒八方-滾圓，倒八方時(shí)其變形過程:方形一八方一方形；送進(jìn)量> 500，壓下量為20%?25%，使魚骨狀共晶碳化物被充分的破碎和分散，控制返爐的加熱時(shí)間不得超過2小時(shí),開還至熱方550mm,上1400噸精鍛機(jī)鍛造至Φ 430mm成形。
[0006]鍛后熱處理時(shí)，鍛件入爐溫度大于650±20°C，在650±10°C待料，升溫至850?950°C進(jìn)行正火，經(jīng)均溫后保溫8?12小時(shí)后空冷至650?750°C退火，在該溫度均溫后保溫35?45小時(shí)后緩慢爐冷至100°C出爐。
[0007]鍛造采用10.5噸的電渣錠，電渣錠熱送并進(jìn)行加熱，加熱溫度為1160±10°C，始鍛溫度:1120?1000°C，終鍛溫度彡950°C，采用設(shè)備5000噸油壓機(jī)開坯和1400噸精鍛機(jī)成形，變形方式采用鐓粗和拔長(zhǎng)，總鍛比8.5?9.5，鐓粗系數(shù)2.5?3.5，變形方式采用通身輕壓圓周-鐓粗-滾圓-倒八方-滾圓，倒八方時(shí)其變形過程:方形一八方一方形；送進(jìn)量> 500，壓下量為15%?20%，使魚骨狀共晶碳化物被充分的破碎和分散，控制返爐的加熱時(shí)間不得超過2小時(shí),開還至熱方550mm,上1400噸精鍛機(jī)鍛造至Φ 530mm成形。
[0008]鍛后熱處理時(shí)，鍛件入爐溫度大于650±20°C，在650±10°C待料，升溫至850?950°C進(jìn)行正火，經(jīng)均溫后保溫8?12小時(shí)后空冷至650?750°C退火，在該溫度均溫后保溫35?45小時(shí)后緩慢爐冷至100°C出爐。
[0009]本發(fā)明的技術(shù)方案產(chǎn)生的積極效果如下:
鑄態(tài)時(shí)該鋼存在魚骨狀共晶碳化物，且隨鋼錠尺寸的增大和凝固速度的緩慢而加劇，因此對(duì)化學(xué)成分精確控制，控制鋼中碳、鉻含量，冶煉降低澆鑄溫度，用以縮短凝固偏析，改善大規(guī)格鍛件碳化物偏析。
[0010]鍛造時(shí)嚴(yán)格控制加熱溫度，避免加熱溫度高而產(chǎn)生高溫鐵素體組織，導(dǎo)致兩相區(qū)鍛造材料塑性變差，鍛造采用設(shè)備為油壓機(jī)開坯，精鍛機(jī)鍛打成形，變形方式采用通身輕壓圓周--鐓粗--滾圓--倒八方--滾圓，嚴(yán)格控制終鍛溫度及返爐加熱時(shí)間，避免高溫長(zhǎng)時(shí)間保溫導(dǎo)致組織粗大和孿晶碳化物的產(chǎn)生，油壓機(jī)開坯采用大壓下量和進(jìn)給量(送進(jìn)量^ 500，壓下量為20%?25%)，使得魚骨狀共晶碳化物被充分的破碎和分散。
[0011]鍛后采用正火+等溫退火(正火溫度850?950°C，空冷至650?750°C進(jìn)行等溫退火);正火溫度高低直接影響孿晶碳化物，加熱溫度過高時(shí)，碳化物大量溶解，奧氏體穩(wěn)定性增加，在隨后退火過程中，碳化物由奧氏體向?qū)\晶界面沉淀，在珠光體轉(zhuǎn)變前已形成與孿晶界面形貌相同的穩(wěn)定碳化物骨架，即孿晶碳化物。如果退火溫度低，則球化效果不明顯，碳化物基本不發(fā)生任何變化，孿晶碳化物的位置和尺寸保持不變，沒有任何改善作用，因此將正火溫度設(shè)定在850?950°C，即保證退火后的球化效果，又避免碳化物在孿晶面沉淀進(jìn)而形成孿晶碳化物。
[0012]上述工藝方法通過對(duì)形成共晶碳化物的主要元素成分進(jìn)行控制，嚴(yán)格控制加熱溫度及始、終鍛溫度，采用合理的變形方式及正火+等溫退火，使得9Crl8大規(guī)格鍛件孿晶碳化物得以消除或改善。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為按現(xiàn)有技術(shù)的生產(chǎn)工藝得到的高碳高鉻9Crl8馬氏體不銹鋼鍛件中孿晶碳化物的檢測(cè)顯微組織圖。
[0014]圖2為按實(shí)施例一中的工藝方法生產(chǎn)的鍛件的檢測(cè)顯微組織圖。
[0015]圖3為按實(shí)施例二中的工藝方法生產(chǎn)的鍛件的檢測(cè)顯微組織圖。

【具體實(shí)施方式】
[0016]下面以具體實(shí)施例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于以下兩個(gè)具體實(shí)施例。
[0017]實(shí)施例一
一種高碳高鉻9Crl8馬氏體不銹鋼軸鍛件制備工藝，鍛件規(guī)格為Φ 430 X 6300，該工藝方法如下:
冶煉:采用電弧爐冶煉+真空精煉+電渣重熔，主要化學(xué)成分控制如下:C:0.90?0.92，Cr: 17.0 ?17.5，S1: 0.50 ?0.55，Mn: 0.40 ?0.45;澆鑄溫度控制在 1450 ?1480°C;鍛造:鍛造采用10.5噸的電渣錠，電渣錠熱送并進(jìn)行加熱，加熱溫度為 1140?1180°C，始鍛溫度為1120?1000°C，終鍛溫度900?950°C，采用設(shè)備為5000噸油壓機(jī)開坯和1400噸精鍛機(jī)成形，變形方式采用鐓粗加拔長(zhǎng)，總鍛比8.5?9.5，鐓粗系數(shù)2.0?3.0，變形方式為:采用通身輕壓圓周一繳粗一滾圓一倒八方一滾圓，倒八方時(shí)其變形過程:方形一八方一方形；送進(jìn)量彡500，壓下量為20%?25%，使魚骨狀共晶碳化物被充分的破碎和分散，控制返爐的加熱時(shí)間不得超過2小時(shí),開還至熱方550mm,上1400噸精鍛機(jī)鍛造至Φ 430mm成形；
鍛后熱處理:鍛件入爐溫度大于650±20°C，在650±10°C待料，升溫至850?
950°C正火，經(jīng)均溫后保溫5?9小時(shí)后空冷至650?750°C退火，均溫后保溫30?40小時(shí)，而后緩慢爐冷至150°C出爐。
[0018]實(shí)施例二
一種高碳高鉻9Crl8馬氏體不銹鋼軸鍛件制備工藝，鍛件規(guī)格為Φ 530 X 5300，該工藝方法如下:
冶煉:采用電弧爐冶煉+真空精煉+電渣重熔，主要化學(xué)成分控制如下:C:0.90?
0.92，Cr: 17.0 ?17.5，S1: 0.50 ?0.55，Mn: 0.40 ?0.45;澆鑄溫度控制在 1450 ?1480°C;鍛造:鍛造采用10.5噸的電渣錠，電渣錠熱送并進(jìn)行加熱，加熱溫度為1160±10°C，始鍛溫度為1120?1000°C，終鍛溫度為900?950°C，采用設(shè)備為5000噸油壓機(jī)開坯和1400噸精鍛機(jī)成形，變形方式采用鐓粗加拔長(zhǎng)，總鍛比8.5?9.5，鐓粗系數(shù)2.5?3.5，變形方式為采用通身輕壓圓周一繳粗一滾圓一倒八方一滾圓，倒八方時(shí)其變形過程:方形一八方一方形；送進(jìn)量> 500，壓下量為15%?20%，使魚骨狀共晶碳化物被充分的破碎和分散，控制返爐的加熱時(shí)間不得超過2小時(shí),開還至熱方550mm,上1400噸精鍛機(jī)鍛造至Φ 530mm成形；
鍛后熱處理:鍛件入爐溫度大于650±20°C，在650±10°C待料，升溫至850?
950°C正火，經(jīng)均溫后保溫8?12小時(shí)后空冷至650?750°C退火，均溫后保溫35?45小時(shí)，而后緩慢爐冷至100°C出爐。
[0019]如圖1、2、3所示，從鍛件的顯微組織檢測(cè)看，圖2中孿晶碳化物明顯得到改善，圖3中孿晶碳化物明顯消除。這說(shuō)明通過控制碳化物形成元素、降低澆鑄溫度、嚴(yán)格控制加熱溫度、控制始鍛及終鍛溫度、鍛造過程控制返爐時(shí)間、開坯采用大壓下量及進(jìn)給量以及鍛后退火采用高溫正火+等溫退火等一系列工藝方法，使得大規(guī)格9Crl8馬氏體不銹鋼孿晶碳化物得以消除或改善。
【權(quán)利要求】
1.一種高碳高鉻9Crl8馬氏體不銹鋼軸鍛件制備工藝，其特征在于:冶煉時(shí)，控制不銹鋼中碳的重量百分比為0.90?0.92%，其它成分的重量百分比為Cr: 17.0?17.5%，S1:0.50?0.55%, Mn:0.40?0.45% ;澆鑄溫度控制在1450?1480°C ;鍛造采用10.5噸的電渣錠，電渣錠熱送并進(jìn)行加熱，加熱溫度為1140?1180°C，始鍛溫度:1000?1120°C，終鍛溫度> 950°C，返爐的加熱時(shí)間不得超過2小時(shí)；鍛后采用正火加等溫退火，正火溫度850?950°C，空冷至650?750°C進(jìn)行等溫退火。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高碳高鉻9Crl8馬氏體不銹鋼軸鍛件制備工藝，其特征在于:鍛造采用10.5噸的電渣錠，電渣錠熱送并進(jìn)行加熱，加熱溫度為1140?1180°C，始鍛溫度:1120?1000°C，終鍛溫度彡950°C，采用設(shè)備5000噸油壓機(jī)開坯和1400噸精鍛機(jī)成形，變形方式采用鐓粗加拔長(zhǎng)，總鍛比8.5?9.5，鐓粗系數(shù)2.0?3.0，變形方式采用通身輕壓圓周-鐓粗-滾圓-倒八方-滾圓，倒八方時(shí)其變形過程:方形一八方一方形；送進(jìn)量> 500，壓下量為20%?25%，使魚骨狀共晶碳化物被充分的破碎和分散，控制返爐的加熱時(shí)間不得超過2小時(shí),開還至熱方550mm,上1400噸精鍛機(jī)鍛造至Φ 430mm成形。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高碳高鉻9Crl8馬氏體不銹鋼軸鍛件制備工藝，其特征在于:鍛后熱處理時(shí)，鍛件入爐溫度大于650±20°C，在650±10°C待料，升溫至850?950°C進(jìn)行正火，經(jīng)均溫后保溫8?12小時(shí)后空冷至650?750°C退火，在該溫度均溫后保溫35?45小時(shí)后緩慢爐冷至100°C出爐。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高碳高鉻9Crl8馬氏體不銹鋼軸鍛件制備工藝，其特征在于:鍛造采用10.5噸的電渣錠，電渣錠熱送并進(jìn)行加熱，加熱溫度為1160±10°C，始鍛溫度:1120?1000°C，終鍛溫度彡950°C，采用設(shè)備5000噸油壓機(jī)開坯和1400噸精鍛機(jī)成形，變形方式采用鐓粗和拔長(zhǎng)，總鍛比8.5?9.5，鐓粗系數(shù)2.5?3.5，變形方式采用通身輕壓圓周-鐓粗-滾圓-倒八方-滾圓，倒八方時(shí)其變形過程:方形一八方一方形；送進(jìn)量^ 500，壓下量為15%?20%，使魚骨狀共晶碳化物被充分的破碎和分散，控制返爐的加熱時(shí)間不得超過2小時(shí),開還至熱方550mm,上1400噸精鍛機(jī)鍛造至Φ 530mm成形。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種高碳高鉻9Crl8馬氏體不銹鋼軸鍛件制備工藝，其特征在于:鍛后熱處理時(shí)，鍛件入爐溫度大于650±20°C，在650±10°C待料，升溫至850?950°C進(jìn)行正火，經(jīng)均溫后保溫8?12小時(shí)后空冷至650?750°C退火，在該溫度均溫后保溫35?45小時(shí)后緩慢爐冷至100°C出爐。
【文檔編號(hào)】C22C38/18GK104259361SQ201410348136
【公開日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年7月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月22日
【發(fā)明者】王立新, 姚偉, 高全德, 張凱亮, 葉玉娟 申請(qǐng)人:中原特鋼股份有限公司