[发明专利]一种马氏体不锈钢锻件及其锻轧热处理一体化生产工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种锻件及制造工艺，具体的说是一种马氏体不锈钢锻件及其锻轧热处理一体化生产工艺。

背景技术

汽轮机中的不锈钢零部件有许多都为锻件，需要锻件具有较好的抗腐蚀性能；现有技术中，技术人员已对汽轮机中的不锈钢锻件的腐蚀作了很多研究，并采取了一系列的防范措施，如涂层保护和阴极保护等，也取得了很多研究成果。但由于汽轮机的特殊工况，使得阴极保护不起作用，涂层保护效果也并不是很好。汽轮机有些区域受到干湿交替、水珠飞沫、大气中腐蚀性成分和氧气等一系列外部因素的作用，同时还有钢铁材料本身的影响，使得腐蚀机理相当复杂，研究难度较大，但由于汽轮机的不锈钢锻件腐蚀较为严重，所以一直受到人们的关注。从目前的技术来看，汽轮机中不锈钢锻件的抗拉强度、屈服强度、延伸率、端面收缩率和抗腐蚀性能都不高，是有待改进的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：

如何保证马氏体不锈钢锻件具有突出的抗腐蚀性能，特别是提高水珠飞溅部位的耐腐蚀性；

如何保证马氏体不锈钢锻件具有高抗拉强度和高屈服强度；

如何保证马氏体不锈钢锻件制造工艺在取消锻后热处理工序的简化工艺后保证产品仍具有较高抗拉强度和高屈服强度。

本发明解决以上技术问题的技术方案是：

一种马氏体不锈钢锻件，其化学成分的质量百分比为：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%，N:0.08-0.09%，Al:0.1-0.3%，B：0.008-0.009%，复合稀土：0.1-0.3%，余量为Fe。

马氏体不锈钢锻件的锻轧热处理一体化生产工艺，按以下工序进行：选材—下料—加热—锻造—轧环—热处理—冷却—回火—理化检验—超声波探伤—清洁—包装

加热工序采用分段加热，第一段加热温度为1150-1200℃，到温后保温20-23min，第二段加热温度为980-1000℃加热，到温后保温5-7min，然后水冷至室温；

轧环工序：粗轧开轧温度为1150-1210℃，粗轧终轧温度1000-1080℃，精轧开轧温度为850-900℃，精轧终轧温度为750-780℃；

热处理工序：采用两次正火，第一次正火温度大于第二次正火温度；第一次正火：采用分段加热，第一段加热温度为900-930℃，到温后保温17-19min，第二段加热温度为800-830℃，到温后保温21-23min，然后空冷5-7min后进行第二次正火；第二次正火：采用分段加热，第一段加热温度为720-750℃加热，到温后保温5-7min，第二段加热温度为630-650℃加热，到温后保温15-17min；

冷却工序：冷却速率8-15℃/s，终冷温度530-570℃，随后空冷至室温；

回火工序：回火温度180-250℃，回火保温时间为80-83min，随后空气冷却至室温。

以上工序中：选材、下料、锻造、理化检验、超声波探伤、清洁和包装都使用现有常用工艺。

本发明中钢成分的限定理由阐述如下：

限定C的上限为0.7%是为了防止降低加工性，从耐蚀性来看虽然C越少越好，但为了使之具有一定的机械强度，下限规定为0.4%。

Si用于脱氧，虽要依据不同的冶炼方式来确定其加入量，但要获得良好的性能，必须在0.10%以上，超过0.30%以上就会造成心部偏析及以及影响焊接性能，所以规定其上限为0.30%。

Mn有脱氧和提高热加工性的效果，并且可以细化晶粒，本发明中考虑到合金的综合加入，本发明规定锰含量加入量介于1.60-1.80%。

Cr是提高耐腐蚀性能最有效的元素，铬的加入可以增加钢的强度，但Cr与Cu含量过高将影响钢的韧性，并引起回火脆性，本发明中铬含量控制在13.3-13.6%。

Cu能降低水珠飞溅部位的腐蚀，含量低于0.20%则没有防腐蚀效果，加入0.40%效果即告饱和，再增加不仅无益于防腐蚀，反而有碍于热加工性，所以规定其上限为0.40%，下限为0.20%。

Ni通过与Cu、P复合添加，将有助于提高水珠飞溅部位的耐腐蚀性，含0.90%以上才会有效果，含1.30%时其效果即达顶点，并且含量再多对焊接结构件，Ni有引起脆性的危险，所以规定上限为0.9%，下限为1.3%。