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新型馬氏體不銹鋼1Cr10Co6MoVNbN熱加工工藝研究
1Cr10Co6MoVNbN是一種新型的馬氏體耐蠕變、熱強(qiáng)不銹鋼,它是在12%Cr馬氏體鋼基礎(chǔ)上添加了6%Co及Mo、V、Nb等多種合金元素進(jìn)行強(qiáng)化,故比普通Cr12型鋼具有更高的熱強(qiáng)性、熱穩(wěn)定性、低的缺口敏感性及良好的耐蠕變等性能,在某發(fā)動(dòng)機(jī)高壓壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子、盤、葉片和密封圈等重要部件上得到應(yīng)用。由于該鋼種屬于重要的國(guó)產(chǎn)化用材,生產(chǎn)試制經(jīng)驗(yàn)少,故針對(duì)該材料的熱加工生產(chǎn)工藝展開了研究,為今后生產(chǎn)類似鋼種積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。
采用真空感應(yīng)爐+真空自耗爐冶煉工藝,制備Φ406mm鋼錠→退火→扒皮→在2000t進(jìn)口快鍛機(jī)上鍛制Φ200mm成品材料→退火,試驗(yàn)鋼的具體化學(xué)成分見表1。
?????????????表1?試驗(yàn)鋼的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))控制標(biāo)準(zhǔn)?????????????(%)
元素 |
C |
Mn |
Si |
S |
P |
Ni |
Cr |
V |
Mo |
Nb |
Co |
B |
N |
含量 |
0.06 |
0.60 |
0.10 |
≤0.020 |
≤0.028 |
0.20 |
9.8 |
0.10 |
0.50 |
0.20 |
5.0 |
0.004 |
0.010 |
0.11 |
1.15 |
0.70 |
0.80 |
11.20 |
0.35 |
1.0 |
0.45 |
7.0 |
0.012 |
0.035 |
參照某高溫合金的塑性圖、變形抗力圖及碳鋼的相圖,結(jié)合普通馬氏體熱強(qiáng)鋼的生產(chǎn)試驗(yàn)研究數(shù)據(jù),確定該鋼的鍛造參考溫度如下:始鍛溫度1120~1150℃,終鍛溫度850~900℃,鍛造溫度范圍220~250℃。由公式得到最大溫差,再按不同熱阻條件下的最大允許溫差與允許裝料爐溫的理論計(jì)算曲線,制訂出該鋼的最高裝爐溫度為600~650℃。由于該鋼導(dǎo)熱性差、斷面尺寸大,在800℃以下應(yīng)控制加熱速度在60~80℃/h;在高溫階段、金屬塑性已經(jīng)提高,可用最大的速度加熱。參照相關(guān)鋼材,確定出該鋼的最小保溫時(shí)間為60min,并可適當(dāng)延長(zhǎng)。但若過長(zhǎng),容易產(chǎn)生過熱,故不應(yīng)超過最大保溫時(shí)間,一般高合金鋼每毫米長(zhǎng)度最長(zhǎng)保溫時(shí)間為0.4~0.6min。取試驗(yàn)鋼20mm×20mm,10件,在試驗(yàn)室進(jìn)行了退火工藝摸索試驗(yàn),分別進(jìn)行了670℃、700℃、720℃、750℃、790℃保溫30min隨爐冷卻退火試驗(yàn),以保證技術(shù)條件要求的硬度指標(biāo)≤277HBS。
試驗(yàn)結(jié)果表明:(1)試驗(yàn)制訂的鍛造生產(chǎn)工藝合理可行,鋼材鍛后具有良好的低倍、斷口組織。低倍組織中一般疏松、中心疏松為0級(jí),方型偏析0.5級(jí),斷口無缺陷。(2)鋼鍛后取樣,試樣經(jīng)1170℃×30min油冷+625℃×2h空冷2次回火處理,性能達(dá)到最佳強(qiáng)韌性配合,結(jié)果見表2。(3)對(duì)鍛后成品棒材100%進(jìn)行超聲波探傷,結(jié)果Φ200mm棒材全部達(dá)到要求。
表2??試驗(yàn)鋼的室溫機(jī)械性能
|
抗拉強(qiáng)度 σb/MPa |
屈服強(qiáng)度 σ0.2/MPa |
斷后伸長(zhǎng)率 δ5/(%) |
斷面收縮率ψ/(%) |
硬度 HBS |
標(biāo)準(zhǔn) |
1000~1140 |
≥880 |
≥12 |
≥40 |
321~352 |
試驗(yàn)鋼 |
1130/1130 |
1030/1020 |
17/16 |
65/63 |
348/348 |
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