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CN102676766B - 提高奥氏体-铁素体型不锈钢低温冲击韧性的热处理方法 - Google Patents

提高奥氏体-铁素体型不锈钢低温冲击韧性的热处理方法 Download PDF

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CN102676766B CN201210182289.4A CN201210182289A CN102676766B CN 102676766 B CN102676766 B CN 102676766B CN 201210182289 A CN201210182289 A CN 201210182289A CN 102676766 B CN102676766 B CN 102676766B
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China
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austenite
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cooling
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王济生
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Henan Zhongyuan Heavy Forging Co ltd
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HENAN ZHONGYUAN HEAVY FORGING Co Ltd
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Abstract

本发明属于低温下使用的双相不锈钢产品生产技术领域，尤其涉及一种对于各项性能指标要求较高的奥氏体-铁素体型不锈钢低温冲击韧性的热处理方法，1）将奥氏体-铁素体型不锈钢锻后在入炉温度不大于350℃条件下装炉，进行两次预热；然后进行固溶处理；然后进行冷却，放入初始温度小于10℃的清水中，以4-6秒/毫米的冷却速度，保持20分钟，奥氏体-铁素体型不锈钢固溶处理工艺，包括如下工序：①加热，控制低温段的加热速度、预热温度、固溶温度及保持时间，降低热应力，同时获得较好的两相组织比例；②冷却，采用低温长时水冷的快速冷却方式，以防止因脆性相的析出，显著降低钢的塑性和韧性。

Description

提高奥氏体-铁素体型不锈钢低温冲击韧性的热处理方法
技术领域
本发明属于低温下使用的双相不锈钢产品生产技术领域，尤其涉及一种对于各项性能指标要求较高的奥氏体-铁素体型不锈钢低温冲击韧性的热处理方法。
背景技术
对于在低温下使用的钢锻件产品，因工作环境温度较低，长期使用过程中产品材料的脆性会增大，若原本钢锻件材料的强度就较高，低温冲击韧性差，则会在很短的时间内因脆性过大而发生断裂等失效形式，降低使用寿命。为使该类产品能正常工作，不致早期失效，在使用状态下，除需具有较好的强度外，还需保证良好的低温冲击韧性。对奥氏体-铁素体型不锈钢产品按常规工艺热处理后，强度可以保证，但低温冲击韧性较差，无法满足使用要求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中不足而提供一种热处理技术，利用该技术可以在保证材料强度的同时，有效提高低温冲击韧性，从而延长使用寿命。
本发明的目的是这样实现的：
提高奥氏体-铁素体型不锈钢低温冲击韧性的热处理方法，方法如下：
1）将奥氏体-铁素体型不锈钢锻后在入炉温度不大于350℃条件下装炉，进行两次预热；
2）第一次预热的温度为600～660℃，加热的速度为0＜50℃/h，保温1～3h；第二次预热的温度为830～900℃，保温1～3h，然后进行固溶处理；
3）固溶的温度为1040～1080℃，保温时间采用0.8～1.3小时/100mm，然后进行冷却；
4）放入初始温度小于10℃的清水中，以4-6秒/毫米的冷却速度，保持20分钟。
所述的步骤1）中的奥氏体-铁素体型不锈钢所含有的成分的重量百分比如下：C的重量百分比为0-0.030%，Si的重量百分比为0-1.00%，Mn的重量百分比为0-2.00%，P的重量百分比为0-0.030%，S的重量百分比为0-0.020%，Ni的重量百分比为4.50-6.50%，Cr的重量百分比为21.00-23.00%， Mo的重量百分比为2.50-3.50%，N的重量百分比为0.08-0.20%。
所述的步骤4）中为了控制清水的温度，以速度为38-40吨/小时不间断的注入清水。
本发明具有如下的优点：
奥氏体-铁素体型不锈钢固溶处理工艺，包括如下工序：①加热，控制低温段的加热速度、预热温度、固溶温度及保持时间，降低热应力，同时获得较好的两相组织比例；②冷却，采用低温长时水冷的快速冷却方式，以防止因脆性相的析出，显著降低钢的塑性和韧性。
附图说明
图1为本发明的处理工艺图。
具体实施方式
 下面结合具体的实施方式对本发明作进一步的说明。
  实施例1：
提高奥氏体-铁素体型不锈钢低温冲击韧性的热处理方法，方法如下：
1）将奥氏体-铁素体型不锈钢锻后在入炉温度不大于350℃条件下装炉，进行两次预热；
2）第一次预热的温度为600℃，加热的速度为0＜50℃/h，保温1h；第二次预热的温度为830℃，保温1h，然后进行固溶处理；
3）固溶的温度为1040℃，保温时间采用0.8小时/100mm，然后进行冷却；
4）放入初始温度小于10℃的清水中，以4秒/毫米的冷却速度，保持20分钟。
所述的步骤4）中为了控制清水的温度，以速度为38吨/小时不间断的注入清水。
实施例2：
提高奥氏体-铁素体型不锈钢低温冲击韧性的热处理方法，方法如下：
1）将奥氏体-铁素体型不锈钢锻后在入炉温度不大于350℃条件下装炉，进行两次预热；
2）第一次预热的温度为660℃，加热的速度为0＜50℃/h，保温3h；第二次预热的温度为900℃，保温3h，然后进行固溶处理；
3）固溶的温度为1080℃，保温时间采用1.3小时/100mm，然后进行冷却；
4）放入初始温度小于10℃的清水中，以6秒/毫米的冷却速度，保持20分钟。
所述的步骤4）中为了控制清水的温度，以速度为40吨/小时不间断的注入清水。
实施例3：
提高奥氏体-铁素体型不锈钢低温冲击韧性的热处理方法，方法如下：
1）将奥氏体-铁素体型不锈钢锻后在入炉温度不大于350℃条件下装炉，进行两次预热；
2）第一次预热的温度为630℃，加热的速度为0＜50℃/h，保温2h；第二次预热的温度为870℃，保温1h，然后进行固溶处理；
3）固溶的温度为1060℃，保温时间采用1小时/100mm，然后进行冷却；
4）放入初始温度小于10℃的清水中，以5s/毫米的冷却速度，保持20分钟。
所述的步骤4）中为了控制清水的温度，以速度为39吨/小时不间断的注入清水。
实施例4：
提高奥氏体-铁素体型不锈钢低温冲击韧性的热处理方法，方法如下：
1）将奥氏体-铁素体型不锈钢锻后在入炉温度不大于350℃条件下装炉，进行两次预热；
2）第一次预热的温度为620℃，加热的速度为0＜50℃/h，保温3h；第二次预热的温度为840℃，保温1h，然后进行固溶处理；
3）固溶的温度为1050℃，保温时间采用0.9小时/100mm，然后进行冷却；
4）放入初始温度小于10℃的清水中，以4s/毫米的冷却速度，保持20分钟。
所述的步骤4）中为了控制清水的温度，以速度为39吨/小时不间断的注入清水。
实施例5：
提高奥氏体-铁素体型不锈钢低温冲击韧性的热处理方法，方法如下：
1）将奥氏体-铁素体型不锈钢锻后在入炉温度不大于350℃条件下装炉，进行两次预热；
2）第一次预热的温度为650℃，加热的速度为0＜50℃/h，保温3h；第二次预热的温度为880℃，保温1h，然后进行固溶处理；
3）固溶的温度为1070℃，保温时间采用1小时/100mm，然后进行冷却；
4）放入初始温度小于10℃的清水中，以1.2s/毫米的冷却速度，保持20分钟。
所述的步骤4）中为了控制清水的温度，以速度为39吨/小时不间断的注入清水。
实施例6：
提高奥氏体-铁素体型不锈钢低温冲击韧性的热处理方法，方法如下：
1）将奥氏体-铁素体型不锈钢锻后在入炉温度不大于350℃条件下装炉，进行两次预热；
2）第一次预热的温度为640℃，加热的速度为0＜50℃/h，保温2h；第二次预热的温度为890℃，保温1h，然后进行固溶处理；
3）固溶的温度为1070℃，保温时间采用1小时/100mm，然后进行冷却；
4）放入初始温度小于10℃的清水中，以6s/毫米的冷却速度，保持20分钟。
所述的步骤4）中为了控制清水的温度，以速度为40吨/小时不间断的注入清水。
工艺要点分析：
加热过程：因双相不锈钢中合金成分含量高，导热慢，同时在前期热加工过程中（如锻造），不可避免地有脆性相析出，使材料变脆，故需严格控制低温段的加热速度在50℃/h以内，及入炉温度在350℃以内，加热过程中采用两次预热，减少工件因内外温差产生的热应力和保证合金元素充分溶解，控制低温阶段的保温时间长于高温阶段的保温时间，提高高温阶段的升温速度，缩短高温阶段的保持时间为1小时，避免晶粒粗化，设计最佳固溶温度，获得较好的两相组织比例。
冷却过程：通过吊车尽心冷却，吊车将工件放入水中的速度采用4-6秒/毫米的速度，尽量缩短行车时间，减少工件热损失，严格控制初始入水温度和冷却过程中的温升，为了控制清水的温度，以速度为38-40吨/小时不间断的注入清水，以防止因脆性相的析出，显著降低钢的塑性和韧性。
利用本发明工艺生产的奥氏体-铁素体型不锈钢产品抗拉强度大于620Mpa，低温(-29℃)V型冲击功平均大于80J，两相组织各为50%，晶粒度大于5级。
本发明的工艺过程中，奥氏体-铁素体型不锈钢所含有的成分的重量百分比如下：C的重量百分比为0-0.030%，Si的重量百分比为0-1.00%，Mn的重量百分比为0-2.00%，P的重量百分比为0-0.030%，S的重量百分比为0-0.020%，Ni的重量百分比为4.50-6.50%，Cr的重量百分比为21.00-23.00%， Mo的重量百分比为2.50-3.50%，N的重量百分比为0.08-0.20%，采用的奥氏体-铁素体型不锈钢为直径为200mm的锻件。

Claims (1)

1.一种提高奥氏体-铁素体型不锈钢低温冲击韧性的热处理方法，其特征在于：方法如下：
1）将奥氏体-铁素体型不锈钢锻后在入炉温度不大于350℃条件下装炉，进行两次预热，所述的步骤1）中的奥氏体-铁素体型不锈钢所含有的成分的重量百分比如下：C的重量百分比为0-0.030%，Si的重量百分比为0-1.00%，Mn的重量百分比为0-2.00%，P的重量百分比为0-0.030%，S的重量百分比为0-0.020%，Ni的重量百分比为4.50-6.50%，Cr的重量百分比为21.00-23.00%， Mo的重量百分比为2.50-3.50%，N的重量百分比为0.08-0.20%；
2）第一次预热的温度为600～660℃，加热的速度为＜50℃/h，保温1～3h；第二次预热的温度为830～900℃，保温1～3h，然后进行固溶处理；
3）固溶的温度为1040～1080℃，保温时间采用0.8～1.3小时/100mm，然后进行冷却；
4）放入初始温度小于10℃的清水中，以4-6秒/毫米的冷却速度，保持20分钟，为了控制清水的温度，以速度为38-40吨/小时不间断的注入清水。
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