[发明专利]一种大型耐热高合金铸钢件的热处理方法

说明书

本发明涉及铸钢件热处理技术领域内一种大型耐热高合金铸钢件的热处理方法，包括高温扩散退火、浇冒系统切割、正火空冷、一次回火和二次回火过程，并在第一次和第二次回火之间设置对铸件表面进行碳弧气刨修整。本发明的方法解决了材质为ZG12Cr9Mo1CoNiVNbNB大型耐热高合金铸钢件热处理过程中易开裂的问题，并使铸钢件的各项常温和高温力学性能符合使用要求。

技术领域

本发明涉及铸钢件热处理技术领域，特别涉及一种大型耐热高合金铸钢件的热处理方法。

背景技术

高耐热高合金钢铸件材质为ZG12Cr9Mo1CoNiVNbNB，为一种新型耐热材料，该材料将是未来清洁高效超超临界蒸汽轮机耐高温零部件的主流钢种，该类材质的铸件能够在600～620℃、30MPa的极端条件下进行长时间服役，由于材质本身的耐高温、高压特性，使得其服役条件较目前最为先进的耐热材料高30℃、3MPa，不仅可为发电能源企业提升8～10％的效率，还能大大降低二氧化碳排放量，是当前国际能源行业发展的主要高效、清洁材料。

由于该类材料的合金元素多，含量高，冶炼难度大，焊接技术和热处理要求高等多方面技术壁垒的限制，我国生产制造企业目前生产此类铸件还是有很大的难度。尤其是针对这类高合金钢易裂铸件如何进行系统的热处理而不使铸件开裂，在满足常温性能指标的同时满足材料高温持久性能要求的难度很大，特别是对于毛重5～20t、最大壁厚150～300mm的铸钢件，不但与冶炼技术水平有关，对于铸钢件浇注后的热处理工艺要求也很高，如果热处理工艺选择不当，铸钢件的各项性能指标均达不到要求。

发明内容

本发明针对上述ZG12Cr9Mo1CoNiVNbNB高合金材质铸钢件的使用要求，提供一种大型耐热高合金铸钢件的热处理方法，以保证该材质铸钢件各项常温和高温的力学性能，并防止铸件热处理过程中开裂。

本发明的目的是这样实现的，一种大型耐热高合金铸钢件的热处理方法，包括如下步骤：1)高温扩散退火：将浇注完毕后的铸钢件在砂型内自然冷却至200—150℃后，进行打箱落砂，再将铸钢件整体移入热处理炉中进行高温扩散退火，以20～50℃/h的升温速度，升温至1050℃～1110℃保温T时间，其中，保温时间T＝D*2min/mm，D取值为铸件最大壁厚或冒口厚度值中的最大值，之后再将铸件以20～40℃/h的降温速度随炉冷却至500℃～550℃，保温4h～8h以减小铸钢件各部位的温差；2)浇冒系统切割：高温扩散退火后将铸钢件出炉用保温棉进行覆盖保温处理，并露出待切割的冒口和浇注系统，进行高温切割，同时保证切割部位的温度＞400℃；3)正火空冷：将切割后的铸钢件移入热处理炉，以20～50℃/h的升温速度升温至AC3+(120～150)℃，并保温T时间，然后出炉在无对流风的静止空气中冷却至≤Mf；4)一次回火：将正火空冷后的铸件回热处理炉以20～50℃/h的升温速度升温至640～670℃，保温6h～10h，然后以20～40℃/h的降温速度冷却至150～200℃后出炉，立即对铸件表面进行碳弧气刨以进一步修整步骤2)中的切割部位；5)二次回火：铸钢件表面碳弧气刨后进热处理炉进行二次回火，以20～50℃/h的升温速度升温至720～750℃，并保温8h～12h，然后将铸钢件以20～40℃/h的降温速度炉内冷却至小于200℃出炉，在静止的空气中冷却至室温。