[发明专利]F6NM马氏体不锈钢筒体锻件及热处理方法

说明书

本发明涉及一种既能满足高强度、高耐低温冲击韧性，又能避免导致裂纹产生，同时在锻造时避免钢锭开裂报废的F6NM马氏体不锈钢筒体锻件及热处理方法，质量百分数：C≤0.04、Si0.30～0.50、Mn0.70～1.00、Cr11.5～13.0、Ni3.5～4.5、Mo0.50～0.70、V0.04～0.1、P≤0.020、S≤0.010。优点：成分优化后的F6NM马氏体不锈钢筒体锻件，采取分段式等温缓慢加热，严格控制装炉温度、加热速度和保温时间，锻造时严格按照新锻造工艺执行，热处理采取550℃等温加热，1000℃空淬，690℃、630℃、590℃三次回火的特殊热处理工艺。生产后产品检验尺寸都符合客户图纸要求，试样取样送第三方检测，机械性能均满足了指标要求，后经过多次生产，其机械性能都很稳定，大大降低了F6NM马氏体不锈钢生产报废的风险。

技术领域

本发明涉及一种用于直径大于953mm、长度大于1385mm的F6NM马氏体不锈钢筒体，要求它既能满足高强度、高耐低温冲击韧性，又能避免导致裂纹产生，同时在锻造时避免钢锭开裂报废的F6NM马氏体不锈钢筒体锻件及热处理方法，属不锈钢筒体锻件制造领域。

背景技术

F6NM材料是美国材料与试验学会ASTM A336/A336M-09《高温承压部件用合金钢锻件标准》中的材料，它属于马氏体不锈钢，其化学成分中含有13％Cr、4％Ni，相当于国内牌号0Cr13Ni4Mo。

F6NM材料是一种用于制造大型铸锻件的新型马氏体不锈钢。在环保日益严格的今天，全球的需求量越来越大，与2Cr13、3Cr13、1Cr17Ni2等马氏体不锈钢比较，其具有较高的强度和韧性、良好的耐腐蚀性以及良好的可焊性，因此近年来广泛运用于核电工程构件、石油化工、海洋设备、高压泵、军工等领域。但是，F6NM马氏体不锈钢导热性差，装炉温度过高或者升温过快，会产生较大的内应力，出现细小的裂纹，经过锻打后会扩大裂纹导致报废，并且F6NM马氏体不锈钢热处理会产生逆转奥氏体组织，回火温度对性能的影响很大，机械性能难以控制。

发明内容

设计目的：避免背景技术中的不足之处，设计一种既能满足高强度、高耐低温冲击韧性，又能避免导致裂纹产生，同时在锻造时避免钢锭开裂报废的F6NM马氏体不锈钢筒体锻件及热处理方法。

设计方案：为了实现上述设计目的。本申请在研发过程中发现，要想实现本申请的设计目的，必须解决好一下几个问题。

一、技术难题：

1、解决常规的化学成分无法同时稳定满足筒体锻件的高强度、高耐低温冲击韧性的问题。

2、解决由于F6NM马氏体不锈钢导热性差，装炉温度过高或升温不均匀会因内外温差过大而导致裂纹产生问题，以及保温时间不足会导致锻打时温差过大而开裂的问题。

3、解决F6NM马氏体不锈钢锻造温度范围区间小，钢锭塑性差，锻造时非常容易开裂，报废率较高的问题，以及终锻温度和变形量直接影响产品晶粒度和性能热处理效果的问题。

4、解决F6NM马氏体不锈钢热处理会产生逆转奥氏体组织，并且逆转奥氏体量难以控制的问题，以及回火温度直接影响产品强度和低温冲击的稳定性的问题。

二、为了解决上述技术难题，本申请从材优成分的优化、加热工艺优化、锻造工艺优化及热处理工艺设计协同达到上述技术难题的解决。

1、材料优化：为了使F6NM马氏体不锈钢筒体锻件的高强度、耐腐蚀性稳定性达到客户要求指标，对化学成分在满足ASTM A336/A336M-09《高温承压部件用合金钢锻件标准》标准基础上进行了材料的优化。