低碳馬氏體沉淀硬化不銹鋼及其生產(chǎn)制造葉輪鍛件的方法技術(shù)

本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)涉及低碳馬氏體沉淀硬化不銹鋼及其生產(chǎn)制造葉輪鍛件的方法，方法包括以下步驟：(1)低碳馬氏體沉淀硬化不銹鋼通過(guò)坩堝加熱熔融冶煉成鋼水，并在真空條件下通過(guò)鋼錠模澆鑄成電極棒；(2)將澆鑄完成的電極棒，經(jīng)過(guò)除銹、打磨、清理后再經(jīng)電渣重熔爐熔煉為電渣鋼錠；(3)電渣鋼錠，加熱至1180℃鍛造溫度，終鍛溫度控制在900℃，采用工墩工拔的鍛造工藝鍛造成鍛件，并進(jìn)行鍛后熱處理；(4)鍛件，經(jīng)粗加工后依次進(jìn)行固溶化處理、穩(wěn)定化處理以及時(shí)效處理；(5)經(jīng)時(shí)效處理后檢驗(yàn)合格即獲得低碳馬氏體沉淀硬化不銹鋼的葉輪鍛件。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)制作的葉輪鍛件經(jīng)檢驗(yàn)合格，達(dá)到采購(gòu)規(guī)范書(shū)中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)指標(biāo)和技術(shù)要求并已用于氧化風(fēng)機(jī)上。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
低碳馬氏體沉淀硬化不銹鋼及其生產(chǎn)制造葉輪鍛件的方法[
]本專(zhuān)利技術(shù)涉及一種鋼鍛件的制作方法，尤其是涉及一種低碳馬氏體沉淀硬化不銹鋼(FV520B鋼)制造347工程氧化風(fēng)機(jī)的葉輪鍛件的方法。[
技術(shù)介紹
]上海鼓風(fēng)機(jī)廠有限公司的347工程中的氧化風(fēng)機(jī)新產(chǎn)品的制造其中的葉輪鍛件是產(chǎn)品的關(guān)鍵零件，材料采用英國(guó)Firth-Vickers公司的低碳馬氏體沉淀硬化不銹鋼(FV520B鋼)。由于英國(guó)FV公司提供的資料只有鋼的化學(xué)成分和力學(xué)性能數(shù)據(jù)，尚未提供鋼的制造的工藝參數(shù)和方法，我公司只得自行開(kāi)發(fā)研制。據(jù)資料介紹此種鋼其抗拉強(qiáng)度在600噸/時(shí)2以上，具有很好的耐腐濁特征。工作溫度一般為350℃在一定的條件下可達(dá)500℃。葉輪鍛件是氧化風(fēng)機(jī)新產(chǎn)品的關(guān)鍵、主要零件。力學(xué)性能σb≥1078MPa，σs≥1029MPa，δ5≥12％，Ψ≥35％，akv≥55J，屈強(qiáng)比＝1029/1078≥95.46％，過(guò)高了，有很大的難度，相當(dāng)高、難度很大，同時(shí)要有較高的耐腐蝕的特性。[
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
]本專(zhuān)利技術(shù)目的在于對(duì)現(xiàn)有低碳馬氏體沉淀硬化不銹鋼的化學(xué)成分中合金元素成分進(jìn)行優(yōu)化組合，提出最佳合金成分配比的低碳馬氏體沉淀硬化不銹鋼，并采用上述低碳馬氏體沉淀硬化不銹鋼為原料，經(jīng)特定工藝制造出氧化風(fēng)機(jī)的葉輪鍛件，使其綜合性能符合347工程葉輪鍛件采購(gòu)規(guī)格書(shū)中的技術(shù)要求。本專(zhuān)利技術(shù)的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：設(shè)計(jì)一種低碳馬氏體沉淀硬化不銹鋼，其特征在于，對(duì)化學(xué)成分中合金元素組分配比進(jìn)行優(yōu)化組合，獲得最佳合金元素組分配比，所述最佳合金元素組分配比如下，以化學(xué)成分重量的百分比計(jì)算：C含量:≤0.07Mn含量:0.60-0.80Si含量:0.30-0.40Cr含量:13.50-14.50Ni含量:5.30-6.00Cu含量:1.50-1.75Mo含量:1.50-1.75Nb含量:0.30-0.40P含量:≤0.015S含量:≤0.008。C含量在0.05-0.06內(nèi)取值，Cr、Ni、Mo含量取值接近上限，S、P含量取值越低越好。可提高鋼水的純凈度，減少夾雜物。一種利用上述低碳馬氏體沉淀硬化不銹鋼生產(chǎn)葉輪鍛件的制造方法，其特征在于，包括以下步驟：(1)制造電極棒：將所述低碳馬氏體沉淀硬化不銹鋼置于真空工頻感應(yīng)爐的坩堝內(nèi)，低碳馬氏體沉淀硬化不銹鋼通過(guò)坩堝加熱熔融冶煉成鋼水，并在真空條件下通過(guò)鋼錠模澆鑄成電極棒；真空感應(yīng)電爐是將感應(yīng)坩堝和錠模放人真空室中，冶煉和澆注同在真空狀態(tài)下完成。冶煉在真空下進(jìn)行，由于碳氧反應(yīng)產(chǎn)物為氣體CO，使反應(yīng)向生成C0方向移動(dòng)，可使碳的脫氧能力達(dá)到和硅、鋁相近的水平。根據(jù)氣體在鋼液中的溶解服從平方根定律，可知真空下冶煉，有利于鋼液去氣。對(duì)某些蒸氣壓較高的合金元素，如Pb、As、B1、sn、zn等，當(dāng)外界壓力降低到小于蒸氣壓時(shí)，變可從合金中蒸餾出來(lái)，從而改差鋼和臺(tái)金的性能。(2)將步驟(1)澆鑄完成的電極棒，經(jīng)過(guò)除銹、打磨、清理后再經(jīng)電渣重熔爐熔煉為電渣鋼錠，熔煉時(shí)，電渣重熔爐的電壓設(shè)定為90V，功率設(shè)定為0.42KW/cm2，冷卻水進(jìn)水口溫度為常溫，出水口溫度≤90℃；(3)將步驟(2)獲得的電渣鋼錠，加熱至1180℃鍛造溫度，終鍛溫度控制在900℃，采用工墩工拔的鍛造工藝鍛造成鍛件，并進(jìn)行鍛后熱處理，鍛件的鍛后熱處理采用960℃*1.5h正火+650℃*8h高溫回火；其有擴(kuò)氫的作用而后機(jī)械加工。(4)將步驟(2)獲得的鍛件，經(jīng)粗加工后依次進(jìn)行固溶化處理、穩(wěn)定化處理以及時(shí)效處理，固溶化溫度設(shè)定為1060±10℃保溫4小時(shí)，水冷至出水溫度150℃；穩(wěn)定化溫度設(shè)定為850±10℃保溫6小時(shí)，空冷至常溫；再經(jīng)時(shí)效熱處理，葉輪鍛件的時(shí)效處理溫度為470±10℃保溫6小時(shí)，水冷至出水溫度120℃以下，并在空氣中自然時(shí)效；要得到合格的葉輪鍛件，時(shí)效處理的溫度和保溫時(shí)間、冷卻速度是關(guān)鍵的工藝參數(shù)，根據(jù)FV520B鋼的CCT曲線圖，該鋼的馬化體轉(zhuǎn)變點(diǎn)Ms為150-155℃，冷卻速度控制在10-17.5℃/s；(5)經(jīng)時(shí)效處理后檢驗(yàn)合格即獲得低碳馬氏體沉淀硬化不銹鋼的葉輪鍛件。在真空工頻感應(yīng)爐內(nèi)冶煉鋼水過(guò)程，在氧化期和還原期要向其加入復(fù)合脫氧劑，該復(fù)合脫氧劑由以下成分和百分比含量組成：C≤0.45％Mn:20％Si:9％Al:4.5％Ca:4％，其余為Fe，合金化期要加入低碳鉻鐵、低碳鉬鐵、純鎳、鈮、銅合金元素，以保證鋼的成分，并進(jìn)行成分的微調(diào)。在低碳馬氏體硬化不銹鋼的冶煉過(guò)程中，所述真空工頻感應(yīng)爐容量采用2噸，在真空中完成澆鑄電極棒，可使鋼水中含氫量≤2PPM，含氧量≤25PPM，含氮量≤60PPM，確保鋼水的純凈度。在低碳馬氏體沉淀硬化不銹鋼電渣重熔鋼錠的制作過(guò)程中，所述電渣重熔爐采用2噸容量，電渣成分：CaF：70％+Al2O3：25％+CaO：5％電渣的渣重為鋼錠重量的4～5％。在低碳馬氏體沉淀硬化不銹鋼電渣鋼錠鍛造成鍛件的過(guò)程中，控制變形量，綜合鍛造比>5。固溶化處理過(guò)程中，鍛件起始溫度≤550℃，用≥80℃/h的功率升溫至1060±10℃后均熱，均熱時(shí)間由操作人員根據(jù)爐子的實(shí)際狀況而定，再保溫4小時(shí)。穩(wěn)定化處理過(guò)程中，鍛件起始溫度≤300℃，以≤60℃/h的升溫速率，升溫至850±10℃后均熱，均熱時(shí)間由操作人員根據(jù)爐子的實(shí)際狀況而定，再保溫6小時(shí)。時(shí)效處理過(guò)程中，鍛件以≤60℃/h的升溫速率，升溫至470±10℃后均熱，均熱時(shí)間由操作人員根據(jù)爐子的實(shí)際狀況而定，再保溫6小時(shí)，由于低碳馬氏體沉淀硬化不銹鋼的馬氏體轉(zhuǎn)變溫度MS＝150℃～155℃，因此時(shí)效處理出水溫度≤120℃并在空氣中自然時(shí)效。時(shí)效處理是低碳馬氏體沉淀硬化不銹鋼生產(chǎn)葉輪鍛件的關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)FV520B剛進(jìn)行深度的研究，對(duì)低碳馬氏體沉淀硬化不銹鋼的時(shí)效處理必須拋棄高碳馬氏體與形成碳化物的強(qiáng)化所采用低碳馬氏體相變強(qiáng)化和時(shí)效強(qiáng)化兩種強(qiáng)化效應(yīng)疊加的高強(qiáng)度。此種鋼的強(qiáng)化效果是通過(guò)鋼中的合金元素MoNbCu等強(qiáng)化元素在時(shí)效過(guò)程中析出Σ-CuNbCMo2CMo7C3M23C6等時(shí)效強(qiáng)化相而產(chǎn)生的強(qiáng)化經(jīng)研究采用不同溫度和保溫時(shí)間進(jìn)行時(shí)效處理結(jié)果發(fā)現(xiàn)該剛在470℃左右時(shí)效時(shí)得到最大的強(qiáng)大。進(jìn)行低溫時(shí)效可得到馬氏體+彌散細(xì)小的強(qiáng)化相組織才能使剛獲得較高的強(qiáng)度，另外發(fā)現(xiàn)溫度升高，時(shí)效相開(kāi)始長(zhǎng)大，硬度下降，強(qiáng)度也隨之下降。本專(zhuān)利技術(shù)制作的葉輪鍛件經(jīng)檢驗(yàn)合格，達(dá)到采購(gòu)規(guī)范書(shū)中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)指標(biāo)和技術(shù)要求并已用于氧化風(fēng)機(jī)上。且制作得到的產(chǎn)品通過(guò)化學(xué)成分、力學(xué)性能、金相高低倍、無(wú)損檢測(cè)(磁粉探傷、超聲波探傷)完全符合347工程葉輪鍛件采購(gòu)規(guī)格書(shū)中的技術(shù)條件。[附圖說(shuō)明]圖1為本專(zhuān)利技術(shù)葉輪鍛件結(jié)構(gòu)圖圖2為本專(zhuān)利技術(shù)固溶化處理曲線圖圖3為本專(zhuān)利技術(shù)穩(wěn)定化處理曲線圖圖4為本專(zhuān)利技術(shù)時(shí)效處理曲線圖圖5為本專(zhuān)利技術(shù)制造生產(chǎn)流程圖[具體實(shí)施方式]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)例對(duì)本專(zhuān)利技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施例首選，對(duì)制作原料的成分進(jìn)行優(yōu)化組合。對(duì)低碳馬氏體沉淀硬化不銹鋼化學(xué)成分中合金元素組分配比進(jìn)行優(yōu)化組合，獲得最佳合金元素組分配比，所述最佳合金元素組分配比如下，以化學(xué)成分重量的百分比計(jì)算：C含量:≤0.07Mn含量:0.60-0.80Si含量:0.30-0.40Cr含量:13.50-14.50Ni含量:5.30-6.本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種低碳馬氏體沉淀硬化不銹鋼，其特征在于，對(duì)化學(xué)成分中合金元素組分配比進(jìn)行優(yōu)化組合，獲得最佳合金元素組分配比，所述最佳合金元素組分配比如下，以化學(xué)成分重量的百分比計(jì)算：C含量:≤0.07Mn含量:0.60?0.80Si含量:0.30?0.40Cr含量:13.50?14.50Ni含量:5.30?6.00Cu含量:1.50?1.75Mo含量:1.50?1.75Nb含量:0.30?0.40P含量:≤0.015S含量:≤0.008。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種利用低碳馬氏體沉淀硬化不銹鋼生產(chǎn)葉輪鍛件的制造方法，其特征在于制造方法包括以下步驟：(1)制造電極棒：將所述低碳馬氏體沉淀硬化不銹鋼置于真空工頻感應(yīng)爐的坩堝內(nèi)，低碳馬氏體沉淀硬化不銹鋼通過(guò)坩堝加熱熔融冶煉成鋼水，并在真空條件下通過(guò)鋼錠模澆鑄成電極棒，所述的低碳馬氏體沉淀硬化不銹鋼中對(duì)化學(xué)成分中合金元素組分配比進(jìn)行優(yōu)化組合，獲得最佳合金元素組分配比，所述最佳合金元素組分配比如下，以化學(xué)成分重量的百分比計(jì)算：C含量:≤0.07；Mn含量:0.60-0.80；Si含量:0.30-0.40；Cr含量:13.50-14.50；Ni含量:5.30-6.00；Cu含量:1.50-1.75；Mo含量:1.50-1.75；Nb含量:0.30-0.40；P含量:≤0.015；S含量:≤0.008；余量為鐵；(2)將步驟(1)澆鑄完成的電極棒，經(jīng)過(guò)除銹、打磨、清理后再經(jīng)電渣重熔爐熔煉為電渣鋼錠，熔煉時(shí)，電渣重熔爐的電壓設(shè)定為90V，功率設(shè)定為0.42KW/cm2，冷卻水進(jìn)水口溫度為常溫，出水口溫度≤90℃；(3)將步驟(2)獲得的電渣鋼錠，根據(jù)工藝要求電渣鋼錠冒口、底部端鋸除一定坯料，而后加熱至1180℃鍛造溫度，終鍛溫度控制在900℃，采用工墩工拔的鍛造工藝鍛造成鍛件，并進(jìn)行鍛后熱處理，鍛件的鍛后熱處理采用960℃*1.5h正火+650℃*8h高溫回火；(4)將步驟(3)獲得的鍛件，經(jīng)粗加工后依次進(jìn)行固溶化處理、穩(wěn)定化處理以及時(shí)效處理，固溶化溫度設(shè)定為1060±10℃保溫4小時(shí)，水冷至出水溫度150℃；穩(wěn)定化溫度設(shè)定為850±10℃保溫6小時(shí)，空冷至常溫；再經(jīng)時(shí)效熱處理，葉輪鍛件的時(shí)效處理溫度為470±10℃保溫6小時(shí)，水冷至出水溫度120℃以下，并在空氣中自然時(shí)效；要得到合格的葉輪鍛件，時(shí)效處理的溫度和保溫時(shí)間、冷卻速度，根據(jù)FV520B鋼的CCT曲線圖，該鋼的馬氏體轉(zhuǎn)變點(diǎn)Ms為150-155℃，冷卻速度控制在10-17.5℃/s；(5)經(jīng)時(shí)效處理后檢驗(yàn)合格即獲得低碳馬氏體沉淀硬化不銹鋼的葉輪鍛件。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低碳馬氏體沉淀硬化不銹鋼生產(chǎn)葉輪鍛件的制造方法...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李國(guó)憲，張汝祥，周麗明，周超，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：上海申江鍛造有限公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：上海;31