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一种高强度不锈锻件的制造方法

阅读:735发布:2023-01-25

专利汇可以提供一种高强度不锈锻件的制造方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 提供了一种高强度不锈 钢 锻件的制造方法,该方法由以下步骤组成:步骤1:选择钢锭,对钢锭的主要化学成分进行二次设计,保证 铁 素体含量满足2%‑12%的要求;步骤2:钢锭出坯、下料, 锻造 ,控制第一、二火次的锻造比,控制最后一火的 变形 量和始锻、终锻 温度 ;步骤3:对锻件分阶段加热,然后进行固溶 热处理 ,保温后在 水 中急冷;步骤4:理化性能合格后,进行成品加工;步骤5:成品加工完成后,进行无损检验。本发明制造的产品材料的强度提高,满足300℃ 抗拉强度 ≥421Mpa,产品 质量 和设备高温下运行的安全性得到了加强,相应的锻件的壁厚可以适当减薄,设备整体重量可以减轻,从而实现了设备整体的轻量化,降低了成本。,下面是一种高强度不锈锻件的制造方法专利的具体信息内容。

1.一种高强度不锈锻件的制造方法,其特征在于:所述高强度不锈钢锻件所用材料为0Cr18Ni10Ti;该方法由以下5个步骤组成:
步骤1:选择钢锭,对钢锭的主要化学成分进行二次设计,保证素体含量满足2%-
12%的要求;
步骤2:钢锭出坯、下料,锻造,控制第一、二火次的锻造比,控制最后一火的变形量大于
50%,控制始锻、终锻温度
步骤3:对锻件分阶段加热,然后进行固溶热处理,保温后在中急冷;
步骤4:理化性能合格后,进行成品加工;
步骤5:成品加工完成后,进行无损检验;
所述步骤3中,对锻件分三阶段加热:第一阶段加热到600℃,保温1h;第二阶段从600℃加热到900℃,保温1h;第三阶段从900℃加热到1050℃;然后进行固溶热处理;所述第三阶段的加热速度比第一、二阶段均大。
2.如权利要求1所述的一种高强度不锈钢锻件的制造方法,其特征在于:所述步骤1中,钢锭采用电炉冶炼,并经过真空,增加钢锭的主要化学成分的内控要求;
增加后的内控要求具体如上表。
3.如权利要求1所述的一种高强度不锈钢锻件的制造方法,其特征在于:所述步骤2中,控制第一、二火次的锻造比≥4。
4.如权利要求1所述的一种高强度不锈钢锻件的制造方法,其特征在于:所述步骤2中,在进行最后一火次变形时,控制始锻温度在1130-1150℃之间。
5.如权利要求1或4所述的一种高强度不锈钢锻件的制造方法,其特征在于:所述步骤2中,在进行最后一火次变形时,控制终锻温度≥800℃。
6.如权利要求1所述的一种高强度不锈钢锻件的制造方法,其特征在于:所述固溶热处理的温度为1050-1065℃。
7.如权利要求1所述的一种高强度不锈钢锻件的制造方法,其特征在于:所述步骤3中,在水中急冷至100℃以下。
8.如权利要求1所述的一种高强度不锈钢锻件的制造方法,其特征在于:所述步骤3中,采用热电偶接触锻件表面,以测定锻件表面的温度;在锻件的最厚、最薄的地方各放置一根热电偶,在锻件中间也放置一根热电偶,以控制锻件温度的均匀性。

说明书全文

一种高强度不锈锻件的制造方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种不锈钢锻件的制造方法,尤其涉及一种主换热器用高强度06Cr18Ni11Ti不锈钢锻件的制造方法。

背景技术

[0002] 不锈钢锻件,一般包括核电站设备制造用锻件、舰船设备用锻件、容器锻造管件、船级社许可锻造件以及核电站金属材料设备制造用锻件等。
[0003] 在某一核动力装置的项目中,研发锻件包括控制棒驱动线一回路主设备主换热器、蒸汽发生器、中间回路系统非标容器、汽轮机冷凝器等的锻件,锻件包括主换热器的法兰、外筒、管板定位格架、管箱侧壁蒸汽发生器中手孔盖、检查孔盖、蒸汽出口管、管嘴、接管、管板、手孔法兰、球形封头、一次侧进出口接管、检查孔座等。
[0004] 上述项目锻件所用材料是0Cr18Ni10Ti,对应ASME标准为SA182 F321,RCC-M标准为Z8CNT18-11,NB标准为S32168,是比较成熟的不锈钢材料。由于主换热器的运行状态非常恶劣,因此对材料的考核性能要求相当高,所以项目对材料的高温抗拉强度提出了很高的要求,其中300℃抗拉强度要求≥421Mpa,该材料常规锻件要求高温性能一般不作要求,因此项目中的材料要求远高于材料的一般平,具有很高的难度。
[0005] 传统的不锈钢锻件的制造方法无法满足上述要求。

发明内容

[0006] 本发明要解决的技术问题是如何提高不锈钢锻件的强度,使其300℃抗拉强度不小于421Mp。
[0007] 为了解决上述技术问题,本发明的技术方案是提供一种高强度不锈钢锻件的制造方法,其特征在于:该方法由以下5个步骤组成:
[0008] 步骤1:选择钢锭,对钢锭的主要化学成分进行二次设计,保证素体含量满足2%-12%的要求;
[0009] 步骤2:钢锭出坯、下料,锻造,控制第一、二火次的锻造比,控制最后一火的变形量大于50%,控制始锻、终锻温度
[0010] 步骤3:对锻件分阶段加热,然后进行固溶热处理,保温后在水中急冷;
[0011] 步骤4:理化性能合格后,进行成品加工;
[0012] 步骤5:成品加工完成后,进行无损检验。
[0013] 优选地,所述步骤1中,钢锭采用电炉冶炼,并经过真空,增加钢锭的主要化学成分的内控要求;
[0014]
[0015] 增加后的内控要求具体如上表。
[0016] 优选地,所述步骤2中,控制第一、二火次的锻造比≥4。
[0017] 优选地,所述步骤2中,在进行最后一火次变形时,控制始锻温度在1130-1150℃之间。
[0018] 优选地,所述步骤2中,在进行最后一火次变形时,控制终锻温度≥800℃。
[0019] 优选地,所述步骤3中,对锻件分三阶段加热:第一阶段加热到600℃,保温1h;第二阶段从600℃加热到900℃,保温1h;第三阶段从900℃加热到1050℃;然后进行固溶热处理
[0020] 优选地,所述第三阶段的加热速度比第一、二阶段均大。
[0021] 优选地,所述固溶热处理的温度为1050-1065℃。
[0022] 优选地,所述步骤3中,在水中急冷至100℃以下。
[0023] 优选地,所述步骤3中,采用热电偶接触锻件表面,以测定锻件表面的温度;在锻件的最厚、最薄的地方各放置一根热电偶,在锻件中间也放置一根热电偶,以控制锻件温度的均匀性。
[0024] 本发明对钢锭化学成分进行了二次设计,使其满足力学性能和铁素体含量的要求;优化锻造的工艺方法,增加变形量,控制始锻、终锻温度,得到细晶粒的金相组织;通过低温区分阶段加热、高温区快速加热的方法,确保晶粒度不长大,保留锻造应力,保证300℃抗拉强度≥421Mpa。
[0025] 本发明提供的方法克服了现有技术的不足,制造的产品材料的强度提高,产品质量和设备高温下运行的安全性得到了加强,相应的锻件的壁厚可以适当减薄,设备整体重量可以减轻,从而实现了设备整体的轻量化,降低了成本。附图说明
[0026] 图1为本实施例提供的高强度不锈钢锻件的制造方法流程图
[0027] 图2为Schaeffler-Delong曲线图;
[0028] 图3为本实施例中热处理工艺曲线图。

具体实施方式

[0029] 下面结合具体实施例,进一步阐述本发明。应理解,这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解,在阅读了本发明讲授的内容之后,本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改,这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
[0030] 图1为本实施例提供的高强度不锈钢锻件的制造方法流程图,所述的高强度不锈钢锻件的制造方法的加工生产过程如下:
[0031] 1、原材料
[0032] 钢锭采用电炉冶炼+真空脱碳法(EF+VODC),以确保原材料的纯净度。增加化学成分的内控要求,内控成分要求见下表:
[0033]
[0034] 由上表可知,本发明的内控要求相比行业内的标准要求有如下提高:
[0035] (1)增加C、Mn等强化元素的含量,提高强度;
[0036] (2)根据图2所示的Schaeffler-Delong曲线,计算Cr、Ni当量的合理范围,确定铁素体形成元素(Cr、Si等)和奥氏体形成元素(Ni、C、Mn、N等)的目标含量,确保铁素体含量满足2%-12%的要求;
[0037] (3)严格控制Ti、N元素的含量,减少Ti、N夹杂物的形成。
[0038] 2、锻造
[0039] 材料要求300℃抗拉强度要求≥421Mpa,除了采用增加强化元素的含量的手段外,在锻造方面,需要严格控制锻件的锻造比以及最后一火的始锻温度、终端温度和变形量。
[0040] 锻造过程主要分为两个阶段,第一阶段是钢锭出坯,将钢锭进行至少两次墩粗拔长,确保锻造比≥4,保证坯料能得到较细的晶粒度。
[0041] 在钢锭出坯后,进行下料,将钢锭头部切除至少13%,尾部至少切除8%,然后根据锻件尺寸重量进行下料。
[0042] 锻造的第二阶段是锻造成型的过程,首先是对坯料再进行墩粗、拔长,做足锻造比,进一步细化晶粒。在进行最后一火次变形时,控制始锻温度在1130-1150℃之间,终锻温度≥800℃,增加锻造变形应力,提高强度。
[0043] 3、热处理
[0044] 不锈钢棒以固溶处理状态交货,固溶热处理温度为1050-1065℃,保温适当时间后在水中急冷。采用低温区分阶段预热,高温区快速加热的加热方式,保留材料较细的晶粒度和适量的锻造应力。热处理工艺曲线图如图3所示。
[0045] 为了精确控制锻件的温度,采用镍铬-镍热电偶接触锻件表面,以此测定锻件表面的温度,根据RCC-MF8100要求,在锻件的最厚、最薄的地方各放置一根热电偶,在批次中间放置一根热电偶,以控制工件温度的均匀性。
[0046] 4、机加工
[0047] 成品加工过程中,采用龙铣床、数控机床、立钻和镗床等设备,确保尺寸精度及光洁度满足要求。
[0048] 5、成品检验
[0049] 精加工完成后的产品需通过液体渗透检测和水压试验检测,确保产品在使用过程中无裂纹扩散和漏液情况存在,本实施例中,产品测试的力学性能如下表所示。
[0050]温度 抗拉强度 屈服强度
室温 ≥515 ≥205
300℃ ≥421 ≥142
[0051] 由上表可见,本发明提供的方法制造的高强度不锈钢锻件强度大,满足300℃抗拉强度不小于421Mp的要求。
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