一种2Cr12Ni4Mo3VNbN不锈材料及其热处理方法和汽轮机叶片

申请号 CN202310594279.X 申请日 2023-05-24 公开(公告)号 CN116622957A 公开(公告)日 2023-08-22
申请人 鞍钢集团北京研究院有限公司; 发明人 李晓凯; 信瑞山; 王智权; 俞占扬; 曹晨星; 何毅;
摘要 本 发明 提供了一种2Cr12Ni4Mo3VNbN不锈 钢 材料及其 热处理 方法和 汽轮机 叶片 ,属于高 合金 钢材料技术领域。所述热处理方法包括以下步骤:(1)将 锻造 成型或 轧制 成型的2Cr12Ni4Mo3VNbN 不锈钢 材料,在 退火 炉中随炉升温至930℃以上并保温至少6h,然后冷却至室温;(2)将步骤(1)得到的钢样,继续随炉升温至680‑700℃并保温4‑12h,然后冷却至室温;(3)将步骤(2)得到的钢样,继续随炉升温至680‑700℃并保温4‑12h,然后冷却至室温。所述热处理方法可以有效降低2Cr12Ni4Mo3VNbN不锈钢材料的硬度,使其达到用户对交货态硬度的要求,满足供货条件,为钢 铁 企业实现大规模生产和稳定供货提供了技术 支撑 。
权利要求

1.一种2Cr12Ni4Mo3VNbN不锈材料的热处理方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将锻造成型或轧制成型的2Cr12Ni4Mo3VNbN不锈钢材料,在退火炉中随炉升温至930℃以上并保温至少6h,然后冷却至室温;
(2)将步骤(1)得到的钢样,继续随炉升温至680‑700℃并保温4‑12h,然后冷却至室温;
(3)将步骤(2)得到的钢样,继续随炉升温至680‑700℃并保温4‑12h,然后冷却至室温。
2.根据权利要求1所述的2Cr12Ni4Mo3VNbN不锈钢材料的热处理方法,其特征在于,步骤(1)中,将锻造成型或轧制成型的2Cr12Ni4Mo3VNbN不锈钢材料替换为锻造成型或轧制成型后经退火处理的2Cr12Ni4Mo3VNbN不锈钢材料。
3.根据权利要求1或2所述的2Cr12Ni4Mo3VNbN不锈钢材料的热处理方法,其特征在于,步骤(1)中,保温温度为930‑950℃;和/或保温时间为6‑8h。
4.根据权利要求1或2所述的2Cr12Ni4Mo3VNbN不锈钢材料的热处理方法,其特征在于,步骤(1)中,冷却方式为炉冷。
5.根据权利要求1或2所述的2Cr12Ni4Mo3VNbN不锈钢材料的热处理方法,其特征在于,步骤(2)和(3)中,保温温度为680‑690℃;和/或保温时间为4‑8h。
6.根据权利要求1或2所述的2Cr12Ni4Mo3VNbN不锈钢材料的热处理方法,其特征在于,步骤(2)和(3)中,冷却方式为空冷。
7.一种2Cr12Ni4Mo3VNbN不锈钢材料,其特征在于,由权利要求1‑6任一项所述的热处理方法制备得到。
8.根据权利要求7所述的2Cr12Ni4Mo3VNbN不锈钢材料,其特征在于,所述
2Cr12Ni4Mo3VNbN不锈钢材料的硬度为280HBW以下。
9.一种汽轮机叶片,其特征在于,通过权利要求7或8所述的2Cr12Ni4Mo3VNbN不锈钢材料制备得到。
10.根据权利要求9所述的汽轮机叶片,其特征在于,所述汽轮机叶片为百万千瓦核电站全转速汽轮机的1200mm等级的末级叶片。

说明书全文

一种2Cr12Ni4Mo3VNbN不锈材料及其热处理方法和汽轮机

叶片

技术领域

[0001] 本发明属于高合金钢材料技术领域,具体涉及一种2Cr12Ni4Mo3VNbN不锈钢材料及其热处理方法和汽轮机叶片。

背景技术

[0002] 汽轮机叶片是汽轮机的核心部件之一,起到将蒸汽动能转换为机械能的作用。末级叶片是汽轮机叶片中尺寸最长,承受离心载荷最大的部件,因此,对末级叶片的材料性能要求非常高。尤其是对应用于百万千瓦核电站全转速汽轮机的1200mm等级的末级叶片,其离心载荷更是高达500吨左右,所以要求所使用的不锈钢材料的屈服强度要能达到1050MPa以上。
[0003] 但是,现在的亚临界与超临界汽轮机机组末级叶片采用的1Cr12Ni2W1Mo1V不锈钢材料或1Cr12Ni3Mo2VN不锈钢材料,其屈服强度均不能满足百万千瓦核电站全转速汽轮机的1200mm等级的末级叶片的设计要求。为此,研究人员特意开发出一种12%Cr系列、牌号为
2Cr12Ni4Mo3VNbN的氏体不锈钢材料。例如专利申请文件CN 101117690A公开了一种用于大功率汽轮机机组末级长叶片用钢材料及其热处理工艺,采用12%Cr‑Ni‑Mo‑V‑Nb‑N钢合金材料来制造大功率汽轮机机组1200mm等级的末级钢叶片,满足了制造大功率汽轮机机组用1200mm等级的末级钢叶片用钢的需要。

发明内容

[0004] 本发明是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识做出的:为了方便进行后期处理加工成成品料,目前用户普遍要求2Cr12Ni4Mo3VNbN不锈钢材料的交货态硬度不能高于280HBW。而各大钢厂实际生产出来的2Cr12Ni4Mo3VNbN不锈钢材料的硬度却普遍偏高,例如专利申请文件CN 101117690A中热轧热锻成型的12%Cr‑Ni‑Mo‑V‑Nb‑N钢合金材料的硬度为42‑47HRC(相当于400‑450HBW),这是不能满足用户要求的。另外,专利申请文件CN 
101117690A中的热处理方法属于最终热处理,目的是通过淬火+回火处理来调制成品钢材的综合性能从而满足使用要求,而不属于前期热处理,并不能降低热轧或热锻成型的半成品钢材的硬度。因此,亟待设计出一种降低2Cr12Ni4Mo3VNbN硬度的热处理方法,能对锻造轧制成型的半成品钢材进行前期热处理,用于降低钢材供货态硬度至280HBW以下,以满足供货条件,便于用户后续加工成成品钢材,为最终热处理(淬火、回火)作好准备。
[0005] 本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此,本发明的实施例提出一种2Cr12Ni4Mo3VNbN不锈钢材料的热处理方法,能够将2Cr12Ni4Mo3VNbN不锈钢材料的供货态硬度降低到280HBW以下。
[0006] 本发明实施例的2Cr12Ni4Mo3VNbN不锈钢材料的热处理方法,包括以下步骤:
[0007] (1)将锻造成型或轧制成型的2Cr12Ni4Mo3VNbN不锈钢材料,在退火炉中随炉升温至930℃以上并保温至少6h,然后冷却至室温;
[0008] (2)将步骤(1)得到的钢样,继续随炉升温至680‑700℃并保温4‑12h,然后冷却至室温;
[0009] (3)将步骤(2)得到的钢样,继续随炉升温至680‑700℃并保温4‑12h,然后冷却至室温。
[0010] 本发明实施例的2Cr12Ni4Mo3VNbN不锈钢材料的热处理方法带来的优点和技术效果为:经过本发明实施例的热处理方法处理得到的2Cr12Ni4Mo3VNbN不锈钢材料的硬度在280HBW以下,解决了现场马氏体叶片钢硬度偏高不满足用户要求的缺陷,为钢企业实现大规模生产和稳定供货提供了技术支撑
[0011] 在一些实施例中,步骤(1)中,将锻造成型或轧制成型的2Cr12Ni4Mo3VNbN不锈钢材料替换为锻造成型或轧制成型后经退火处理的2Cr12Ni4Mo3VNbN不锈钢材料。
[0012] 在一些实施例中,步骤(1)中,保温温度为930‑950℃;和/或保温时间为6‑8h。
[0013] 在一些实施例中,步骤(1)中,冷却方式为炉冷。
[0014] 在一些实施例中,步骤(2)和(3)中,保温温度为680‑690℃;和/或保温时间为4‑8h。
[0015] 在一些实施例中,步骤(2)和(3)中,冷却方式为空冷。
[0016] 本发明实施例还提供了一种2Cr12Ni4Mo3VNbN不锈钢材料,由本发明实施例的热处理方法制备得到。
[0017] 本发明实施例的2Cr12Ni4Mo3VNbN不锈钢材料带来的优点和技术效果为:本发明实施例的2Cr12Ni4Mo3VNbN不锈钢材料的硬度在280HBW以下,满足用户要求,为钢铁企业实现大规模生产和稳定供货提供了技术支撑。
[0018] 在一些实施例中,所述2Cr12Ni4Mo3VNbN不锈钢材料的硬度为280HBW以下。
[0019] 本发明实施例还提供了一种汽轮机叶片,通过本发明实施例的2Cr12Ni4Mo3VNbN不锈钢材料制备得到。
[0020] 本发明实施例的汽轮机叶片带来的优点和技术效果为:本发明实施例的汽轮机叶片具有较高的屈服强度、抗拉强度和韧性,综合性能优异。
[0021] 在一些实施例中,所述汽轮机叶片为百万千瓦核电站全转速汽轮机的1200mm等级的末级叶片。附图说明
[0022] 图1为本发明实施例的2Cr12Ni4Mo3VNbN不锈钢材料的热处理方法的曲线图。
[0023] 图2为本发明实施例的2Cr12Ni4Mo3VNbN不锈钢材料的热处理方法针对的热处理对象的硬度检测照片。
[0024] 图3为经本发明实施例2的2Cr12Ni4Mo3VNbN不锈钢材料的热处理方法处理后得到的钢样的硬度检测照片。
[0025] 图4为经本发明实施例10的2Cr12Ni4Mo3VNbN不锈钢材料的热处理方法处理后得到的钢样的硬度检测照片。

具体实施方式

[0026] 下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
[0027] 本发明实施例提供了一种2Cr12Ni4Mo3VNbN不锈钢材料的热处理方法,包括以下步骤:
[0028] (1)将锻造成型或轧制成型的2Cr12Ni4Mo3VNbN不锈钢材料,在退火炉中随炉升温至930℃以上并保温至少6h,然后冷却至室温;
[0029] (2)将步骤(1)得到的钢样,继续随炉升温至680‑700℃并保温4‑12h,然后冷却至室温;
[0030] (3)将步骤(2)得到的钢样,继续随炉升温至680‑700℃并保温4‑12h,然后冷却至室温。
[0031] 工作原理:本发明实施例的热处理方法,采用“三步法”对2Cr12Ni4Mo3VNbN马氏体钢半成品进行热处理,来降低其交货态硬度。首先,步骤(1)在Ac3以上进行奥氏化以获得具有一定强度和硬度的基体组织,接着再通过步骤(2)和(3)两步退火处理在两相区保温一定时间,以降低不锈钢材料的硬度。经过本发明实施例的热处理方法处理得到的钢样的硬度在280HBW以下,解决了现场马氏体叶片钢硬度偏高不满足用户要求的缺陷,便于用户后期对钢材进行加工,为最终热处理(淬火、回火)作好准备,这为钢铁企业实现大规模生产和稳定供货提供了技术支撑。
[0032] 本发明实施例的热处理方法,针对的处理对象可以为锻造成型或轧制成型的2Cr12Ni4Mo3VNbN半成品,也可以为经过其他方式退火处理的但硬度仍高于280HBW的不合格产品(例如本发明对比例的产品)。由于步骤(1)的热处理过程已经将2Cr12Ni4Mo3VNbN半成品的原始组织重新进行奥氏体化,所以原始组织不会再对后续的两次退火处理产生影响,因此,步骤(1)的处理对象的状态是锻态还是轧态,又或者是热处理态并不重要,不会影响本发明实施例技术方案的应用与实施。
[0033] 本发明实施例的热处理方法,当步骤(1)中的保温温度低于930℃或保温时间低于6h时,热处理得到的2Cr12Ni4Mo3VNbN不锈钢材料的硬度均高于目标值280HBW。考虑到钢厂设备现状,退火炉能承受的最高温度不能高于950℃,优选地,步骤(1)中,保温温度为930‑
950℃。为了降本增效,优选地,步骤(1)中,保温时间为6‑8h。
[0034] 本发明实施例的热处理方法,对步骤(1)中的冷却方式并没有特别的限定,例如可以采用炉冷、空冷、油冷、冷、冷、冷床等方式。钢厂现场是通过炉冷和空冷来调控的,因此考虑到钢厂设备现状,优选地,步骤(1)中,冷却方式选择炉冷。
[0035] 本发明实施例的热处理方法,当步骤(2)和(3)中的保温温度低于680℃或高于700℃时,热处理得到的2Cr12Ni4Mo3VNbN不锈钢材料的硬度均高于目标值280HBW。考虑到降本增效,优选地,步骤(2)和(3)中,保温温度为680‑690℃。
[0036] 本发明实施例的热处理方法,当步骤(2)和(3)中的保温时间低于4h时或高于12h时,热处理得到的2Cr12Ni4Mo3VNbN不锈钢材料的硬度均高于目标值280HBW。考虑到降本增效,优选地,步骤(2)和(3)中,保温时间为4‑8h。
[0037] 本发明实施例的热处理方法,对步骤(2)和(3)中的冷却方式并没有特别的限定,例如可以采用炉冷、空冷、油冷、水冷、风冷、冷床等方式。钢厂现场是通过炉冷和空冷来调控的,因此考虑到钢厂设备现状,优选地,步骤(2)和(3)中,冷却方式选择空冷。
[0038] 需要说明的是,步骤(3)中的保温温度、保温时间、冷却方式等参数,既可以与步骤(2)中的参数相同,也可以与步骤(2)中的参数不同。
[0039] 本发明实施例还提供了一种2Cr12Ni4Mo3VNbN不锈钢材料,由本发明实施例的热处理方法制备得到。
[0040] 本发明实施例的2Cr12Ni4Mo3VNbN不锈钢材料的硬度在280HBW以下,满足用户要求,为钢铁企业实现大规模生产和稳定供货提供了技术支撑。
[0041] 本发明实施例还提供了一种汽轮机叶片,通过本发明实施例的2Cr12Ni4Mo3VNbN不锈钢材料制备得到。
[0042] 本发明实施例的2Cr12Ni4Mo3VNbN不锈钢材料可以作为汽轮机叶片钢,尤其是可以用于制备百万千瓦核电站全转速汽轮机的1200mm等级的末级叶片,汽轮机叶片具有较高的屈服强度、抗拉强度和韧性,综合性能优异。
[0043] 下面结合实施例和附图详细描述本发明。
[0044] 以下实施例和对比例的热处理方法,热处理对象为锻造成型的2Cr12Ni4Mo3VNbN马氏体叶片钢半成品,通过以下方法制备得到:采用冶炼设备将锭子炼好后先进行浇注,凝固铸坯,并进而冷却到室温,然后再进行精锻一火成型,开锻温度为950℃以上,终锻温度为850℃以上,终锻目标温度为900℃以上;锻后在冷床冷却至280℃以下,再空冷至60℃以下,锻成用户规定尺寸棒材的马氏体叶片钢。
[0045] 实施例1
[0046] 一种2Cr12Ni4Mo3VNbN不锈钢材料的热处理方法,包括以下步骤:
[0047] (1)将锻造成型的2Cr12Ni4Mo3VNbN不锈钢材料,在退火炉中随炉升温至950℃,并保温6h,保温结束后炉冷至室温;
[0048] (2)将步骤(1)得到的钢样,继续随炉升温至680℃,并保温4h,保温结束后空冷至室温;
[0049] (3)将步骤(2)得到的钢样,继续随炉升温至680℃,并保温4h,保温结束后空冷至室温。
[0050] 实施例2
[0051] 该实施例和实施例1的2Cr12Ni4Mo3VNbN不锈钢材料的热处理方法相同,区别仅在于,步骤(2)和(3)中,保温温度为700℃,保温时间为12h。
[0052] 实施例3
[0053] 该实施例和实施例1的2Cr12Ni4Mo3VNbN不锈钢材料的热处理方法相同,区别仅在于,步骤(1)中,保温时间为8h。
[0054] 实施例4
[0055] 该实施例和实施例1的2Cr12Ni4Mo3VNbN不锈钢材料的热处理方法相同,区别仅在于,步骤(1)中,保温温度为930℃。
[0056] 实施例5
[0057] 该实施例和实施例2的2Cr12Ni4Mo3VNbN不锈钢材料的热处理方法相同,区别仅在于,步骤(1)中,保温温度为930℃。
[0058] 实施例6
[0059] 该实施例和实施例1的2Cr12Ni4Mo3VNbN不锈钢材料的热处理方法相同,区别仅在于,步骤(2)和(3)中,保温时间为12h。
[0060] 实施例7
[0061] 该实施例和实施例1的2Cr12Ni4Mo3VNbN不锈钢材料的热处理方法相同,区别仅在于,步骤(2)和(3)中,保温温度为700℃,保温时间为4h。
[0062] 对比例1
[0063] 该对比例和实施例1的2Cr12Ni4Mo3VNbN不锈钢材料的热处理方法相同,区别仅在于,步骤(1)中,保温温度为890℃。
[0064] 对比例2
[0065] 该对比例和实施例1的2Cr12Ni4Mo3VNbN不锈钢材料的热处理方法相同,区别仅在于,步骤(1)中,保温时间为4h。
[0066] 对比例3
[0067] 该对比例和实施例1的2Cr12Ni4Mo3VNbN不锈钢材料的热处理方法相同,区别仅在于,步骤(2)和(3)中,保温温度为660℃。
[0068] 对比例4
[0069] 该对比例和实施例1的2Cr12Ni4Mo3VNbN不锈钢材料的热处理方法相同,区别仅在于,步骤(2)和(3)中,保温温度为750℃。
[0070] 对比例5
[0071] 该对比例和实施例1的2Cr12Ni4Mo3VNbN不锈钢材料的热处理方法相同,区别仅在于,步骤(2)和(3)中,保温时间为2h。
[0072] 对比例6
[0073] 该对比例和实施例1的2Cr12Ni4Mo3VNbN不锈钢材料的热处理方法相同,区别仅在于,步骤(2)和(3)中,保温时间为24h。
[0074] 对比例7
[0075] 该对比例和实施例3的2Cr12Ni4Mo3VNbN不锈钢材料的热处理方法相同,区别仅在于,步骤(1)中,保温温度为910℃。
[0076] 对比例8
[0077] 该对比例和实施例2的2Cr12Ni4Mo3VNbN不锈钢材料的热处理方法相同,区别仅在于,步骤(1)中,保温温度为890℃。
[0078] 对比例9
[0079] 该对比例的2Cr12Ni4Mo3VNbN不锈钢材料的热处理方法,包括以下步骤:
[0080] (1)将锻造成型的2Cr12Ni4Mo3VNbN不锈钢材料,随炉升温至950℃,并保温4h,保温结束后炉冷至室温;
[0081] (2)将步骤(1)得到的钢样,继续随炉升温至680℃,并保温4h,保温结束后空冷至室温;
[0082] (3)将步骤(2)得到的钢样,继续随炉升温至680℃,并保温4h,保温结束后空冷至室温;
[0083] (4)将步骤(3)得到的钢样,继续随炉升温至950℃,并保温4h,保温结束后炉冷至室温;然后继续随炉升温至680℃,并保温4h,保温结束后空冷至室温;再继续随炉升温至680℃,并保温4h,保温结束后空冷至室温。
[0084] 对比例10
[0085] 该对比例和实施例2的2Cr12Ni4Mo3VNbN不锈钢材料的热处理方法相同,区别仅在于,步骤(1)中,保温时间为4h。
[0086] 对比例11
[0087] 该对比例和实施例1的2Cr12Ni4Mo3VNbN不锈钢材料的热处理方法相同,区别仅在于,省略步骤(2)和(3)。
[0088] 对比例12
[0089] 该对比例和实施例1的2Cr12Ni4Mo3VNbN不锈钢材料的热处理方法相同,区别仅在于,省略步骤(3)。
[0090] 对比例13
[0091] 该对比例和实施例1的2Cr12Ni4Mo3VNbN不锈钢材料的热处理方法相同,区别仅在于,步骤(2)将步骤(1)得到的钢样,继续随炉升温至680℃,并保温16h,保温结束后空冷至室温;并省略步骤(3)。
[0092] 对比例14
[0093] 该对比例和实施例1的2Cr12Ni4Mo3VNbN不锈钢材料的热处理方法相同,区别仅在于,步骤(3)之后还进行步骤(4):将步骤(3)得到的钢样,继续随炉升温至680℃,并保温4h,保温结束后空冷至室温。
[0094] 硬度测试
[0095] 各实施例和对比例的热处理方法的保温温度和保温时间如表1所示。对热处理对象即锻造成型的2Cr12Ni4Mo3VNbN不锈钢材料,以及各实施例和对比例中经热处理后得到的2Cr12Ni4Mo3VNbN不锈钢材料分别进行布氏硬度测量。布氏硬度测量方法具体为:采用HB3000C电子布氏硬度试验机测试材料布氏硬度,采用直径为5mm的压头,载荷为750kg,每个样品测量点数为5个点,结果取平均值。布氏硬度测量结果如表2所示。合格判定标准为布氏硬度≤280HBW。
[0096] 表1.各实施例和对比例的热处理方法的保温温度和保温时间
[0097]
[0098] 表2.热处理对象及各实施例和对比例的热处理方法得到的2Cr12Ni4Mo3VNbN不锈钢材料的硬度
[0099]  布氏硬度/HBW 品质
热处理对象 523.2 ‑
实施例1 273.8 合格
实施例2 271.9 合格
实施例3 273.8 合格
实施例4 277.8 合格
实施例5 275.5 合格
实施例6 277.4 合格
实施例7 276.9 合格
对比例1 298.9 不合格
对比例2 310.4 不合格
对比例3 287.4 不合格
对比例4 303.2 不合格
对比例5 298 不合格
对比例6 285.8 不合格
对比例7 287.6 不合格
对比例8 301.3 不合格
对比例9 314.2 不合格
对比例10 283 不合格
对比例11 445.2 不合格
对比例12 308.4 不合格
对比例13 312.4 不合格
对比例14 284.5 不合格
[0100] 如实施例1‑7所示,本发明实施例的热处理对象即锻造成型后的2Cr12Ni4Mo3VNbN半成品的硬度为523.2HBW。而经过本发明实施例的热处理方法进行相应热处理后,得到的2Cr12Ni4Mo3VNbN不锈钢材料的硬度均低于280HBW,符合合格率判定标准。
[0101] 通过实施例1和对比例1的对比,实施例2和对比例8的对比,以及实施例3和对比例7的对比,可以看出,当步骤(1)的保温温度低于930℃时,得到的2Cr12Ni4Mo3VNbN不锈钢材料的硬度会高于目标值280HBW,产品不合格。通过实施例1和对比例2的对比,以及实施例2和对比例10的对比,可以看出,当步骤(1)的保温时间低于6h时,得到的2Cr12Ni4Mo3VNbN不锈钢材料的硬度也会高于目标值280HBW,产品不合格。通过实施例1、对比例2和对比例9的对比,可以看出,当步骤(1)中保温时间低于6h时,即使将步骤(1)‑(3)再重复一遍,也仍然不能将硬度降低到目标值。而且,对比例9过程过于复杂,严重增加了钢厂的成本。
[0102] 通过实施例1和对比例3的对比可知,步骤(2)和(3)中保温温度低于680℃时,得到的2Cr12Ni4Mo3VNbN不锈钢材料的硬度高于目标值280HBW,产品不合格。通过实施例1和对比例4的对比可知,步骤(2)和(3)中保温温度高于700℃时,得到的2Cr12Ni4Mo3VNbN不锈钢材料的硬度也会高于目标值280HBW,产品不合格。
[0103] 通过实施例1和对比例5的对比可知,当步骤(2)和(3)中保温时间低于4h时,得到的2Cr12Ni4Mo3VNbN不锈钢材料的硬度也会高于目标值280HBW,产品不合格。通过实施例1和对比例6的对比可知,当步骤(2)和(3)中保温时间高于12h时,得到的2Cr12Ni4Mo3VNbN不锈钢材料的硬度同样会高于目标值280HBW,产品不合格。
[0104] 通过实施例1和对比例11的对比可知,只进行步骤(1)的热处理,对降低2Cr12Ni4Mo3VNbN不锈钢材料的硬度的作用较小,产品不合格。
[0105] 通过实施例1和对比例12的对比可知,只进行步骤(1)和步骤(2)的热处理,对降低2Cr12Ni4Mo3VNbN不锈钢材料的硬度的作用不够,产品不合格。分析原因如下:省略步骤(3),会使得钢不锈中的大量的析出元素无法充分析出,而使得不锈钢的基体中残留着大量的合金元素,使基体的硬度升高;另一方面,在步骤(2)和步骤(3)中,均会发生奥氏体逆转变,而奥氏体稳定元素Ni在等温过程中会逐渐配分至逆转变奥氏体中,若只进行步骤(2),会导致Ni元素无法充分配分至逆转变奥氏体中而使得这些逆转变奥氏体稳定至室温,从而会发生马氏体转变,进而提升硬度,超出目标值280HBW。
[0106] 通过实施例1和对比例13的对比可知,省略步骤(3)但延长步骤(2)的保温时间,对降低2Cr12Ni4Mo3VNbN不锈钢材料的硬度的作用不够,产品不合格。分析原因如下:对比例13省略了步骤(3)但是将步骤(2)的保温时间延长到16h,虽然会增强逆转变奥氏体稳定性,使得逆转变奥氏体能稳定至室温,但同时会导致钢中析出的析出相数目进一步增多,并且急剧粗化,大量大尺寸析出相形成,在钢的基体中呈现密集分布现象,以致于此时钢的硬度主要受这些大尺寸析出相控制,而这些析出相是硬相,大量粗化的析出相会导致硬度升高,因此经对比例13热处理方法得到的钢的硬度相对于实施例1的较高。
[0107] 通过实施例1和对比例14的对比可知,首先在Ac3以上进行奥氏化接着再通过三次热处理在两相区保温一定时间,会导致2Cr12Ni4Mo3VNbN不锈钢材料的硬度升高,无法将硬度控制在目标范围内,产品不合格。分析原因如下:对比例14增加步骤(4),会使得钢中形成数目更多的析出物,而使得其在钢中呈现极为密集分布的状态,这些密密麻麻的析出物本身是硬相,它们的大量密集存在会引起硬度的进一步升高,且形成更多的能稳定到室温的逆转变奥氏体,而这些逆转变奥氏体是软相,会在一定程度上降低硬度,因此经对比例14热处理方法得到的钢的硬度相对于实施例1的要高,但仅稍高一点。
[0108] 通过对比例12和对比例14的对比,发现经对比例14的热处理方法得到的钢材的硬度比对比例12的要低,分析原因如下:对比例12中省略步骤(3)而只进行步骤(2),这会导致Ni元素无法充分配分至逆转变奥氏体中而使得这些逆转变奥氏体稳定至室温,从而会发生马氏体转变,进而提升硬度至308.4HBW。而对比例14中在步骤(3)后增加步骤(4),则进一步促进了逆转变奥氏体的形成,而Ni元素会进一步配分至逆转变奥氏体中,从而使得这些逆转变奥氏体中的Ni元素含量足够高,以至于能使其稳定至室温,而残余奥氏体作为软相,其形成会在一定程度上降低钢材硬度,因此,经对比例14的热处理方法获得的钢材的硬度相对对比例12要低一些。
[0109] 综上所述,在对锻造成型的2Cr12Ni4Mo3VNbN半成品进行热处理过程中,采用“三步法”进行热处理,首先在Ac3以上进行奥氏化接着再通过两步热处理在两相区保温一定时间,可以实现将硬度控制在目标以内。有效避免了硬度过高达不到交货态要求,无法实现供货的现象。
[0110] 在本发明中,术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0111] 尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
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