專利名稱：一種馬氏體不銹鋼鍛件及其鍛軋熱處理一體化生產工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種鍛件及制造工藝，具體的說是一種馬氏體不銹鋼鍛件及其鍛軋熱
處理一體化生產工藝。
背景技術：
汽輪機中的不銹鋼零部件有許多都為鍛件，需要鍛件具有較好的抗腐蝕性能；現有技術中，技術人員已對汽輪機中的不銹鋼鍛件的腐蝕作了很多研究，并采取了一系列的防范措施，如涂層保護和陰極保護等，也取得了很多研究成果。但由于汽輪機的特殊工況，使得陰極保護不起作用，涂層保護效果也并不是很好。汽輪機有些區域受到干濕交替、水珠飛沫、大氣中腐蝕性成分和氧氣等一系列外部因素的作用，同時還有鋼鐵材料本身的影響，使得腐蝕機理相當復雜，研究難度較大，但由于汽輪機的不銹鋼鍛件腐蝕較為嚴重，所以一直受到人們的關注。從目前的技術來看，汽輪機中不銹鋼鍛件的抗拉強度、屈服強度、延伸率、端面收縮率和抗腐蝕性能都不高，是有待改進的。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是:
如何保證馬氏體不銹鋼鍛件具有突出的抗腐蝕性能，特別是提高水珠飛濺部位的耐腐蝕性；
如何保證馬氏體不銹鋼鍛件具有高抗拉強度和高屈服強度；
如何保證馬氏體不銹鋼鍛件制造工藝在取消鍛后熱處理工序的簡化工藝后保證產品仍具有較高抗拉強度和高屈服強度。本發明解決以上技術問題的技術方案是:
一種馬氏體不銹鋼鍛件，其化學成分的質量百分比為:c:0.4-0.7%，S1:0.1-0.3%，Mn:1.6-1.8%, P:≤0.01%, S ≤ 0.008%, Nb:0.03-0.05%, V:0.02-0.06%, Ti:0.006-0.015%,Ni:0.9-1.3%, Cr:13.3-13.6%, Cu:0.2-0.4%, Mo:0.4-0.6%, N:0.08-0.09%, Al:0.1-0.3%,B:0.008-0.009%,復合稀土:0.1-0.3%，余量為 Fe。馬氏體不銹鋼鍛件的鍛軋熱處理一體化生產工藝，按以下工序進行:選材一下料一加熱一鍛造一軋環一熱處理一冷卻一回火一理化檢驗一超聲波探傷一清潔一包裝
加熱工序采用分段加熱，第一段加熱溫度為1150-1200°C，到溫后保溫20-23min，第二段加熱溫度為980-1000°C加熱，到溫后保溫5-7min，然后水冷至室溫；
軋環工序:粗軋開軋溫度為1150-1210°C，粗軋終軋溫度1000-1080°C，精軋開軋溫度為850-900°C，精軋終軋溫度為750-780°C ；
熱處理工序:采用兩次正火，第一次正火溫度大于第二次正火溫度；第一次正火:采用分段加熱，第一段加熱溫度為900-930°C，到溫后保溫17-19min，第二段加熱溫度為800-83(TC，到溫后保溫21-23min，然后空冷5_7min后進行第二次正火；第二次正火:采用分段加熱，第一段加熱溫度為720-750°C加熱，到溫后保溫5-7min，第二段加熱溫度為630-650°C加熱，到溫后保溫15-17min ；
冷卻工序:冷卻速率8-15°C /s，終冷溫度530-570°C，隨后空冷至室溫；
回火工序:回火溫度180-250°C，回火保溫時間為80-83min，隨后空氣冷卻至室溫。以上工序中:選材、下料、鍛造、理化檢驗、超聲波探傷、清潔和包裝都使用現有常用工藝。本發明中鋼成分的限定理由闡述如下:
限定C的上限為0.7%是為了防止降低加工性，從耐蝕性來看雖然C越少越好，但為了使之具有一定的機械強度，下限規定為0.4%。Si用于脫氧，雖要依據不同的冶煉方式來確定其加入量，但要獲得良好的性能，必須在0.10%以上，超過0.30%以上就會造成心部偏析及以及影響焊接性能，所以規定其上限為 0.30%OMn有脫氧和提高熱加工性·的效果，并且可以細化晶粒，本發明中考慮到合金的綜合加入，本發明規定錳含量加入量介于1.60-1.80%οCr是提高耐腐蝕性能最有效的元素，鉻的加入可以增加鋼的強度，但Cr與Cu含量過高將影響鋼的韌性，并引起回火脆性，本發明中鉻含量控制在13.3-13.6%。Cu能降低水珠飛濺部位的腐蝕，含量低于0.20%則沒有防腐蝕效果，加入0.40%效果即告飽和，再增加不僅無益于防腐蝕，反而有礙于熱加工性，所以規定其上限為0.40%，下限為0.20%οNi通過與Cu、P復合添加，將有助于提高水珠飛濺部位的耐腐蝕性，含0.90%以上才會有效果，含1.30%時其效果即達頂點，并且含量再多對焊接結構件，Ni有引起脆性的危險，所以規定上限為0.9%，下限為1.3%。Ti的微量加入也可以提升提高水珠飛濺部位的的耐蝕性，規定最小0.006%，上限為 0.015%。Mo與V復合添加，進一步提高水珠飛濺部位的耐蝕性，Mo對改善飛濺區的點蝕很有效，由于Al、Cr等有促使點蝕發展的傾向，所以往往復合添加Mo，當Mo與V共存時，可進一步提高鋼的抗點蝕能力，一般Mo含0.40%以上耐蝕效果才能顯著提升，不超過0.60%, V的添加量在0.020-0.060%時效果很好。Nb也可以提高提高水珠飛濺部位的的耐蝕性，一般Nb添加量在0.010-0.050%時
效果比較顯著。P雖能提高耐蝕性，但會降低低溫韌性和妨礙可焊性，對結構鋼是不適當的，規定在0.010%以下。S形成夾雜物，對耐蝕性有不良影響，在一般煉鋼中規定在0.0080%以下。另外，本發明通過加入適量的復合稀土元素，一方面，與Mn的復合添加可以進一步細化馬氏體組織，提高抗拉強度和屈服強度，另一方面，與N、A1和B的復合添加進一步提高水珠飛濺部位的耐蝕性，N在0.08%以上，Al在0.1以上并且B在0.008%以上時，耐蝕性開始表現出有所提高，但N高于0.09%,或Al高于0.3%，或B高于0.009%時，耐蝕性趨于平穩，不再有明顯提高，因此將N、Al和B控制在合理范圍之內。本發明進一步限定的技術方案是:
前述的馬氏體不銹鋼鍛件，復合稀土的組分質量百分比為:鑭:12-15%，鈰:15-18%，鈧:16-19%，釔:9-11%，釤:7-9%，釹:11_13%，釓:7_9%，鐠:1_3%，鏑:8_15%，其余鑭系元素:1-3%，以上各組分之和為100%。前述的馬氏體不銹鋼鍛件，其化學成分的質量百分比為:C:0.4%，S1:0.3%，Mn:1.6%, P:0.01%, S:0.006%, Nb:0.03%, V:0.06%, T1:0.006%, N1:1.3%, Cr:13.3%, Cu:0.2%,Mo:0.6%,N:0.08%,Al:0.1%，B:0.008%，復合稀土:0.3%，余量為Fe ;所述復合稀土的組分質量百分比為:鑭:12%，鈰:18%，鈧:19%，釔:9%，釤:7%,釹:11%，釓:7%,鐠:1%，鏑:15%，其余
倆系兀素:1%。前述的馬氏體不銹鋼鍛件，其化學成分的質量百分比為:C:0.7%，S1:0.1%，Mn:1.7%, P:0.008%, S:0.008%, Nb:0.04%，V:0.02%, T1:0.015%, N1:1.1%, Cr:13.5%, Cu:0.4%,Mo:0.5%,N:0.09%,Al:0.2%,B:0.008%，復合稀土:0.2%，余量為Fe ;所述復合稀土的組分質量百分比為:鑭:15%,鈰:15%,鈧:16%,釔:11%,釤:8%，釹:13%,釓:8%，鐠:2%，鏑:10%，其余鑭系元素:2%。前述的馬氏體不銹鋼鍛件，其化學成分的質量百分比為:C:0.6%，S1:0.2%，Mn:
1.8%, P:0.006%, S:0.005%, Nb:0.05%, V:0.05%, T1:0.01%, N1:0.9%, Cr:13.6%, Cu:0.3%,
Mo:0.4%,N:0.08%,Al:0.3%,B:0.009%，復合稀土:0.1%，余量為Fe ;所述復合稀土的組分質量百分比為:鑭:13%,鈰:16%,鈧:17%,釔:10%,釤:9%，釹:12%,釓:9%，鐠:3%，鏑:8%，其余倆系兀素:3%。`本發明的優點是:
本發明通過成分及工藝參數的限定，特別是添加適量的鑭系稀土元素，以及加熱溫度、車L制溫度、熱處理溫度、冷卻和回火的控制，既避免了碳化物在晶間的析出，同時又防止了熱處理過程的滲碳、滲氮和滲氫，保證了材料的抗腐蝕性能；本發明的加熱工序采用分段加熱，通過溫度控制使基體組織在表淬后的變形較小，應力狀態較好，保證后續加工對基體組織影響較小；通過軋制溫度的控制，可以使組織更為均勻穩定，且晶粒更細化，使馬氏體不銹鋼鍛件的抗拉強度、屈服強度、韌性以及低溫沖擊性能得到很大的提高；熱處理兩次正火后使馬氏體不銹鋼鍛件的帶狀組織等缺陷減輕明顯，組織細化均勻；回火后采用的冷卻工藝，防止了熱處理過程的滲碳和滲氮，保證了材料的抗腐蝕性能；通過冷卻后的低溫回火處理，有效地減輕了軋后殘余應力的負面作用，另一方面，使不銹鋼鍛件中的氫含量得到有效的控制，使馬氏體不銹鋼鍛件厚度方向組織細小均勻，極少出現氣孔及沙眼，進一步保證了材料的抗腐蝕性能。本發明取消了鍛造后的熱處理工序，直接進行軋制，減少能耗15%，在減小工序下仍可保證馬氏體不銹鋼鍛件具有較高性能。本發明馬氏體不銹鋼鍛件的具體性能為:抗拉強度900-1050MP，屈服強度彡750MP，延伸率彡13，端面收縮率彡55的要求。本發明的馬氏體不銹鋼鍛件經過NSS試驗及ASS試驗，試驗結果均具有較為優異的耐腐蝕性能。本發明的具體性能可見下表:
表I本發明與常用的馬氏體不銹鋼鍛件性能指標對比
權利要求
1.一種馬氏體不銹鋼鍛件，其特征在于:其化學成分的質量百分比為:C:0.4-0.7%，Si:0.1-0.3%, Mn:1.6-1.8%, P: ^ 0.01%, S: ^ 0.008%, Nb:0.03-0.05%, V:0.02-0.06%,Ti:0.006-0.015%, Ni:0.9-1.3%,，Cr:13.3-13.6%, Cu:0.2-0.4%, Mo:0.4-0.6%,Ν:0.08-0.09%, Al:0.1-0.3%, B:0.008-0.009%，復合稀土:0.1-0.3%，余量為 Fe。
2.如權利要求1所述的馬氏體不銹鋼鍛件，其特征在于:所述復合稀土的組分質量百分比為-M: 12-15%，鈰:15-18%，鈧:16-19%，釔:9_11%，釤:7_9%，釹:11-13%，釓:7_9%，鐠:1-3%，鏑:8-15%，其余鑭系元素:1-3%，以上各組分之和為100%。
3.如權利要求1或2所述的馬氏體不銹鋼鍛件，其特征在于:其化學成分的質量百分比為:C:0.4%, Si:0.3%, Mn:1.6%, P:0.01%, S:0.006%, Nb:0.03%, V:0.06%, T1:0.006%,Ni:1.3%, Cr:13.3%, Cu:0.2%, Mo:0.6%, N:0.08%, Al:0.1%，B:0.008%，復合稀土:0.3%，余量為Fe ;所述復合稀土的組分質量百分比為:鑭:12%,鋪:18%,鈧:19%,乾:9%，衫:7%，釹:11%，釓:7%，鐠:1%，鏑:15%，其余鑭系元素:1%。
4.如權利要求1或2所述的馬氏體不銹鋼鍛件，其特征在于:其化學成分的質量百分比為:C:0.7%, Si:0.1%，Mn:1.7%, P:0.008%, S:0.008%, Nb:0.04%, V:0.02%, Ti:0.015%,Ni:1.1%，Cr:13.5%, Cu:0.4%, Mo:0.5%, N:0.09%, Al:0.2%, B:0.008%，復合稀土:0.2%，余量為Fe ;所述復合稀土的組分質量百分比為:鑭:15%,鋪:15%,鈧:16%,乾:11%,衫:8%，釹:13%，釓:8%，鐠:2%，鏑:10%，其余鑭系元素:2%。
5.如權利要求1或2所述的馬氏體不銹鋼鍛件，其特征在于:其化學成分的質量百分比為:C:0.6%, Si:0.2%, Mn:1.8%, P:0.006%, S:0.005%, Nb:0.05%, V:0.05%, T1:0.01%, Ni:0.9%, Cr:13.6%, Cu:0.3%, Mo:0.4%, N: 0.08%, Al: 0.3%, B:0.009%,復合稀土:0.1%，余量為Fe ;所述復合稀土的組分質量百分比為:鑭:13%，鈰:16%，鈧:17%，釔:10%，釤:9%，釹:12%，釓:9%，鐠:3%，鏑:8%，其余鑭系元素:3%。
6.權利要求1或2所述馬氏體不銹鋼鍛件的鍛軋熱處理一體化生產工藝，按以下工序進行:選材一下料一加熱一鍛造一軋環一熱處理一冷卻一回火一理化檢驗一超聲波探傷一清潔一包裝；其特征在于: 所述加熱工序采用分段加熱，第一段加熱溫度為1150-1200°C，到溫后保溫20-23min，第二段加熱溫度為980-1000°C加熱，到溫后保溫5-7min，然后水冷至室溫； 所述軋環工序:粗軋開軋溫度為1150-1210°C，粗軋終軋溫度1000-1080°C，精軋開軋溫度為850-900°C，精軋終軋溫度為750-780°C ； 所述熱處理工序:采用兩次正火，第一次正火溫度大于第二次正火溫度；所述第一次正火:采用分段加熱，第一段加熱溫度為900-930°C，到溫后保溫17-19min，第二段加熱溫度為800-830°C，到溫后保溫21-23min，然后空冷5_7min后進行第二次正火；所述第二次正火:采用分段加熱，第一段加熱溫度為720-750°C加熱，到溫后保溫5-7min，第二段加熱溫度為630-650°C加熱，到溫后保溫15-17min ； 所述冷卻工序:冷卻速率8-15°C /s，終冷溫度530-570°C，隨后空冷至室溫； 所述回火工序:回火溫度180-250°C ，回火保溫時間為80-83min，隨后空氣冷卻至室溫。
全文摘要
本發明是一種馬氏體不銹鋼鍛件及其鍛軋熱處理一體化生產工藝，其化學成分為C0.4-0.7%，Si0.1-0.3%，Mn1.6-1.8%，P0.01%，S0.008%，Nb0.03-0.05%，V0.02-0.06%，Ti0.006-0.015%，Ni0.9-1.3%，Cr13.3-13.6%，Cu0.2-0.4%，Mo0.4-0.6%，N0.08-0.09%，Al0.1-0.3%，B0.008-0.009%，復合稀土0.1-0.3%，余量Fe。本發明通過成分及工藝參數的限定，保證了不銹鋼鍛件的抗腐蝕性能，特別是提高水珠飛濺部位的耐腐蝕性。
文檔編號C22C38/58GK103147021SQ20131009711
公開日2013年6月12日 申請日期2013年3月26日 優先權日2013年3月26日
發明者是玉豐 申請人:無錫市派克重型鑄鍛有限公司