本發(fā)明涉及一種熱處理方法，具體涉及一種25cr2ni2mov鋼制轉(zhuǎn)子鍛件的鍛后熱處理方法。

背景技術(shù)：

隨著汽輪機(jī)蒸汽參數(shù)的不斷提高、容量不斷增大，大型核電汽輪機(jī)低壓轉(zhuǎn)子鍛件的尺寸和重量亦越來越大。acp1000核電焊接低壓轉(zhuǎn)子鍛件是百萬千瓦級核電機(jī)組的關(guān)鍵零部件，技術(shù)含量高，加工周期長，對工藝裝備要求嚴(yán)格，屬于技術(shù)和資金密集型產(chǎn)品，其質(zhì)量和水平直接影響成套裝備的總體水平和可靠性。超大直徑acp1000核電焊接低壓轉(zhuǎn)子鍛件尺寸達(dá)直徑￠1800mm以上，常見交貨直徑達(dá)￠3100mm左右，整根交貨重量約為290噸，較火電百萬級低壓轉(zhuǎn)子鍛件最大交貨直徑增加近60％，交貨重量增加196％，制造難度大幅提升。

acp1000核電焊接低壓轉(zhuǎn)子鍛件由25cr2ni2mov鋼鍛制，該材料是我國在綜合引進(jìn)美國西屋30cr2ni4mov鋼及自主研發(fā)25cr2nimov鋼的基礎(chǔ)上開發(fā)而來。為兼顧轉(zhuǎn)子鍛件的力學(xué)性能和良好的可焊性，25cr2ni2mov鋼的碳含量要求為0.18～0.27wt％，屬于中低碳鋼。但由于加入大量cr、ni、mo、v等元素，鍛件的淬透性很好，也因此由該鋼制成的大鍛件具有嚴(yán)重組織遺傳傾向，鍛造完成后鍛件必須進(jìn)行鍛后熱處理以滿足鍛件的檢測和使用要求。

目前鍛件生產(chǎn)制造中，鍛件鍛造成型后常規(guī)是采用多次正火的方式進(jìn)行鍛后熱處理。該方法雖然可以一定程度上細(xì)化有效厚度較小的鍛件鍛造后的粗大晶粒、減輕混晶現(xiàn)象，但晶粒度一般只達(dá)4.5級，工藝效果有限。另外，由于正火的工藝時間與鍛件的有效厚度呈正比例關(guān)系，對于有效厚度大、噸位重的超大直徑acp1000核電焊接低壓轉(zhuǎn)子鍛件來說生產(chǎn)周期長、能源消耗量大，一般需要在850～1000℃下進(jìn)行三次以上正火操作(如圖1所示)，消耗爐時的加長將導(dǎo)致鍛件生產(chǎn)成本急劇增加。

因此亟待開發(fā)出新的鍛后熱處理方法，可以在有效均勻細(xì)化25cr2ni2mov鋼制acp1000核電焊接低壓轉(zhuǎn)子鍛件內(nèi)部鍛造后粗大晶粒的同時，縮短熱處理周期、減少能源消耗、節(jié)約成本。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種25cr2ni2mov鋼制轉(zhuǎn)子鍛件鍛后熱處理方法，能夠有效均勻細(xì)化25cr2ni2mov鋼制低壓轉(zhuǎn)子鍛件內(nèi)部鍛造后粗大晶粒，并且縮短熱處理周期、減少能源消耗、節(jié)約成本。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的一種25cr2ni2mov鋼制轉(zhuǎn)子鍛件鍛后熱處理方法，能用于超大直徑acp1000核電焊接低壓轉(zhuǎn)子的熱處理，包括以下步驟：

第一步，650±20℃待料；

第二步，深冷處理；

第三步，奧氏體化處理；

第四步，爐冷至平衡轉(zhuǎn)變溫度，保溫；

第五步，限速爐冷至出爐。

具體的，第一步中，待料的方法是將鍛件在終鍛溫度下鍛造完工后，控制鍛件表面溫度在bs(貝氏體相變點)以上，裝入650±20℃熱處理爐中進(jìn)行等溫處理；對于鍛造時變形較為均勻的鍛件在爐中稍作保持，鍛件溫度均勻后即可進(jìn)行第二步；對于外形尺寸較大、鍛造時無法控制均勻變形的鍛件，等溫時間應(yīng)為50～90h后再進(jìn)行第二步。

具體的，第二步中，深冷處理的方法是鍛件待料結(jié)束后，將熱處理爐的爐溫限速冷至深冷溫度200-250℃并保持(1.5～2.0)h/100mm，即每100mm鍛件有效厚度保溫1.5～2.0小時。

具體的，第三步中，奧氏體化處理的方法是將爐溫限速升溫至ac3+(30～50)℃進(jìn)行均熱和保溫處理，保溫時間為(1.5～1.8)h/100mm，確保鍛件完全奧氏體化，均熱時間可按保溫時間的一半計算；鍛件升溫速度控制在≤30℃/h。

具體的，第四步中，爐冷至平衡轉(zhuǎn)變溫度進(jìn)行等溫處理方法是，轉(zhuǎn)子鍛件爐冷至650±20℃平衡轉(zhuǎn)變溫度進(jìn)行等溫組織轉(zhuǎn)變，保溫時間為90～150小時。

具體的，第五步中，等溫組織轉(zhuǎn)變結(jié)束后，以≤8℃/h限速爐冷至≤200℃出爐空冷，完成鍛后熱處理。

本發(fā)明的熱處理方法，利用鍛件鍛造后余熱進(jìn)行一次平衡組織轉(zhuǎn)變，使鍛件內(nèi)外組織均勻。與現(xiàn)有技術(shù)中多次正火的鍛后熱處理工藝對比，本方法充分利用鍛后余熱，減少了奧氏體化次數(shù)，平衡組織轉(zhuǎn)變后可以獲得珠光體型平衡組織，切斷原始粗大組織遺傳，達(dá)到細(xì)化晶粒的效果。

本發(fā)明的熱處理方法與現(xiàn)有技術(shù)中多次正火的鍛后熱處理工藝比較，采用本發(fā)明中工藝方式進(jìn)行鍛后熱處理后，晶粒度可以達(dá)到6.5級，晶粒尺寸的絕對值和均勻性都達(dá)到了更高的品質(zhì)，具有更好的工藝效果；而采用現(xiàn)有技術(shù)的多次正火+回火工藝方式進(jìn)行鍛后熱處理后，鍛件取樣進(jìn)行晶粒度評定，結(jié)果顯示為4.5級。

本發(fā)明的熱處理方法與現(xiàn)有技術(shù)中多次正火的鍛后熱處理工藝比較，本發(fā)明的工藝只需約500小時，除了奧氏體化處理略高之外，其他步驟的溫度只需在650℃左右及以下進(jìn)行即可；而現(xiàn)有技術(shù)(如圖1所示)一般需要在850～1000℃下進(jìn)行三次以上正火操作并進(jìn)行回火處理，總計消耗爐時達(dá)830小時以上。因此，本發(fā)明的工藝可以縮短熱處理周期，節(jié)省約40％爐時，減少能源消耗、節(jié)約成本。

本發(fā)明的熱處理方法最后限速爐冷可避免鍛件由于過大的內(nèi)應(yīng)力而產(chǎn)生開裂。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中多次正火的鍛后熱處理工藝流程圖。

圖2為本發(fā)明一具體實施例的熱處理工藝流程圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

以圖2所示的熱處理工藝流程圖為例，本發(fā)明采用以下方法對25cr2ni2mov鋼制超大直徑acp1000核電焊接低壓轉(zhuǎn)子鍛件進(jìn)行鍛后熱處理：

第一步，650±20℃待料。鍛件在鍛造完工后不進(jìn)行空冷，直接放入650±20℃熱處理爐中進(jìn)行等溫處理。裝爐前鍛件表面溫度應(yīng)保證在bs(貝氏體相變點)以上。鍛造時變形較為均勻的鍛件在爐中稍作均溫后即可爐冷至深冷溫度；外形尺寸較大、鍛造時無法控制均勻變形的鍛件應(yīng)在爐中等溫50～90小時。

第二步，深冷處理。鍛件待料結(jié)束后，限速爐冷至200～250℃進(jìn)行深冷處理，保持時間一般為(1.5～2.0)h/100mm，即每100mm鍛件有效厚度保溫1.5～2.0小時。

第三步，奧氏體化處理。深冷處理結(jié)束后，爐溫以限速升至ac3+(30～50)℃，本實施例中控制爐溫為860～880℃，進(jìn)行均熱保溫處理。保溫時間為(1.5～1.8)h/100mm，均熱時間可按保溫時間的一半計算。在升溫過程中，可以在650℃保溫一段時間以縮小鍛件內(nèi)外溫差。

第四步，限速爐冷至平衡轉(zhuǎn)變溫度。鍛件完全奧氏體化后爐冷至650±20℃進(jìn)行等溫組織轉(zhuǎn)變，保溫時間為90～150h。等溫組織轉(zhuǎn)變可以得到片層細(xì)小的珠光體型平衡組織，切斷組織遺傳，細(xì)化粗大的晶粒。

第五步，限速爐冷至出爐。等溫組織轉(zhuǎn)變結(jié)束后，以≤8℃/h限速爐冷至≤200℃出爐，完成鍛后熱處理。

該鋼種在ac3+(30～50)℃下保溫進(jìn)行充分奧氏體化，晶粒不會急劇長大。

本發(fā)明綜合考慮25cr2ni2mov鋼材料特性，鍛件終鍛溫度及有效截面尺寸等因素，確定鍛后熱處理工藝參數(shù)。采用本發(fā)明的工藝方法，晶粒度可以達(dá)到6.5級，晶粒尺寸的絕對值和均勻性都達(dá)到了更高的品質(zhì)，而且本發(fā)明的工藝只需約500小時，可以縮短熱處理周期，節(jié)省約40％爐時，減少能源消耗。

本發(fā)明在充分了解大型鍛件臨界區(qū)快速加熱，得到球狀奧氏體及多次奧氏體化再結(jié)晶正火處理兩種傳統(tǒng)的晶粒細(xì)化熱處理工藝方法基礎(chǔ)上，采用了奧氏體均勻化處理加等溫處理獲得平衡轉(zhuǎn)變組織的方法來細(xì)化25cr2ni2mov鋼制鍛件粗大晶粒。

本發(fā)明利用鍛后余熱進(jìn)行第一次平衡組織轉(zhuǎn)變，不僅能夠節(jié)約能源，還可為第二次平衡組織轉(zhuǎn)變提供較好的晶粒細(xì)化基礎(chǔ)。

本發(fā)明經(jīng)等溫處理后可獲得轉(zhuǎn)變完全的珠光體型平衡轉(zhuǎn)變組織，細(xì)化晶粒度，切斷原始粗大組織遺傳，提高轉(zhuǎn)子鍛件超聲波無損探傷檢測靈敏度，為下步性能熱處理提供了良好的基礎(chǔ)組織。同時隨后的限速冷卻可減小鍛件內(nèi)應(yīng)力，避免鍛件開裂。

綜上所述，上述各實施例及附圖僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，皆應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。