CN102586550B - 不锈钢耐热钢锻件热处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及金属热处理技术领域，尤其涉及不锈钢耐热钢锻件热处理方法，可提高所加工的工件的高温持久性能，特别适用于600MW汽轮机的高温部件喷嘴加强环的热处理加工，本发明的方法在调质处理前增加一道退火步骤，所述退火步骤中，将不锈钢耐热钢锻件以30-80℃/h的速度加热到900-940℃并保温7-9小时，然后随炉冷却到450-550℃后出炉空冷。本发明的方法可改善不锈钢耐热钢锻件的原始组织细化晶粒度，为后续的调质步骤作准备，在后续调质过程中，通过工艺曲线控制，在保证产品强度的条件下，把晶粒度控制在2-4级，可以提高其高温持久性能。
Description
技术领域
本发明涉及金属热处理技术领域，尤其涉及不锈钢耐热钢锻件热处理方法。
背景技术
现有的用于600MW汽轮机的高温部件喷嘴加强环，通常采用2Cr11MoVNbN材料制成，其不锈钢耐热钢锻件热处理工艺如图1、2所示，包括淬火和回火的步骤，取样的4个按这种工艺处理后的喷嘴加强环的性能如下表所示：
可以看出，上述产品的机械性能都能满足规定要求，但是高温持久性能未到达规定值(试验温度649℃，试验应力228MPa下，断裂时间即高温持久时间应大于等于25h)。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种不锈钢耐热钢锻件热处理方法，可提高所加工的工件的高温持久性能，特别适用于600MW汽轮机的高温部件喷嘴加强环的热处理加工。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：不锈钢耐热钢锻件热处理方法，所述不锈钢耐热钢锻件钢材料为2Cr11MoVNbN，在调质处理前增加一道退火步骤，所述退火步骤中，将不锈钢耐热钢锻件以30-80℃/h的速度加热到900-940℃并保温7-9小时，然后随炉冷却到450-550℃后出炉空冷。
进一步，所述退火步骤中，将不锈钢耐热钢锻件以30-80℃/h的速度加热到900-940℃并保温8小时，然后随炉冷却到500℃后出炉空冷。
进一步，所述调质处理包括淬火过程与回火过程。
进一步，所述淬火过程如下：
将不锈钢耐热钢锻件以小于或等于450℃的温度入炉；
以100-150℃/h的速度加热到650-700℃并保温2.5-3.5小时；
以100-150℃/h的速度加热到1080-1100℃并保温5.5-7小时；
油冷。
进一步，所述油冷为油冷至不锈钢耐热钢锻件表面温度为150-200℃。
进一步，所述所述淬火过程中，不锈钢耐热钢锻件入炉后，以100-150℃/h的速度加热到680℃并保温3小时，然后以100-150℃/h的速度加热到1090℃并保温6小时。
进一步，所述回火过程如下：
将不锈钢耐热钢锻件以小于或等于250℃的温度入炉；
以80-120℃/h的速度加热到320-380℃并保温2.5-3.5小时；
以80-120℃/h的速度加热到650-660℃并保温8-10小时；
空冷。
进一步，所述回火过程中：将不锈钢耐热钢锻件入炉后，以80-120℃/h的速度加热到350℃并保温3小时；然后以80-120℃/h的速度加热到655℃并保温8小时。
进一步，调质处理后还包括2次回火的步骤。
进一步，所述2次回火的步骤如下：
将不锈钢耐热钢锻件以小于或等于250℃的温度入炉；
以80-120℃/h的速度加热到320-380℃并保温2.5-3.5小时；
以80-120℃/h的速度加热到650-660℃并保温8-10小时；
空冷。
本发明的不锈钢耐热钢锻件热处理方法，在进行调质前增加一道退火工艺，可改善不锈钢耐热钢锻件的原始组织细化晶粒度，为后续的调质步骤作准备，在后续调质过程中，通过工艺曲线控制，在保证产品强度的条件下，把晶粒度控制在2-4级，并可在调质后增加二次回火步骤，提高其高温持久性能。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。
附图说明
图1：常规热处理工艺中淬火工艺曲线图；
图2：常规热处理工艺中回火工艺曲线图；
图3：本发明不锈钢耐热钢锻件热处理方法的工艺流程图；
图4：本发明不锈钢耐热钢锻件热处理方法中退火处理的工艺曲线图；
图5：本发明不锈钢耐热钢锻件热处理方法中淬火处理的工艺曲线图；
图6：本发明不锈钢耐热钢锻件热处理方法中回火处理的工艺曲线图。
具体实施方式
以下将对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
不锈钢耐热钢锻件热处理方法，所述不锈钢耐热钢锻件钢材料为2Cr11MoVNbN。
参见图3，本实施例的不锈钢耐热钢锻件热处理方法，在调质处理前增加一道退火步骤，在调质处理后增加一道二次回火的步骤，参见图4，所述退火步骤中，将不锈钢耐热钢锻件以30-80℃/h的速度加热到900-940℃并保温7-9小时，然后随炉冷却到450-550℃后出炉空冷，优选的，将不锈钢耐热钢锻件以30-80℃/h的速度加热到900-940℃并保温8小时，然后随炉冷却到500℃后出炉空冷。
所述调质处理包括淬火过程与回火过程。
参见图5，所述淬火过程如下：
将不锈钢耐热钢锻件以小于或等于450℃的温度入炉；
以100-150℃/h的速度加热到650-700℃并保温2.5-3.5小时；优选的，以100-150℃/h的速度加热到680℃并保温3小时；
以100-150℃/h的速度加热到1080-1100℃并保温5.5-7小时；优选的，以100-150℃/h的速度加热到1090℃并保温6小时；
油冷至不锈钢耐热钢锻件表面温度为150-200℃，并立即回火。
参见图6，所述回火过程与二次回火的步骤相同，如下：
将不锈钢耐热钢锻件以小于或等于250℃的温度入炉；
以80-120℃/h的速度加热到320-380℃并保温2.5-3.5小时；优选的，以80-120℃/h的速度加热到350℃并保温3小时；
以80-120℃/h的速度加热到645-665℃并保温8-10小时；优选的，以80-120℃/h的速度加热到655℃并保温10小时；
空冷。
实施例1
所述退火步骤中，将不锈钢耐热钢锻件以30-35℃/h的速度加热到900℃并保温7小时，然后随炉冷却到450℃后出炉空冷。
所述调质处理包括淬火过程与回火过程。
所述淬火过程如下：
将不锈钢耐热钢锻件以200℃的温度入炉；
以100-105℃/h的速度加热到650℃并保温2.5小时；
以100-105℃/h的速度加热到1080℃并保温6.5小时；
油冷至不锈钢耐热钢锻件表面温度为150-155℃。
所述回火过程如下：
将不锈钢耐热钢锻件以250℃的温度入炉；
以80-85℃/h的速度加热到320℃并保温2.5小时；
以80-85℃/h的速度加热到645℃并保温8小时；
空冷。
实施例2
所述退火步骤中，将不锈钢耐热钢锻件以45-50℃/h的速度加热到920℃并保温8小时，然后随炉冷却到500℃后出炉空冷。
所述调质处理包括淬火过程与回火过程。
所述淬火过程如下：
将不锈钢耐热钢锻件以450℃的温度入炉；
以125-130℃/h的速度加热到680℃并保温3小时；
以125-130℃/h的速度加热到1090℃并保温6小时；
油冷至不锈钢耐热钢锻件表面温度为165-170℃。
所述回火过程如下：
将不锈钢耐热钢锻件以250℃的温度入炉；
以100-105℃/h的速度加热到350℃并保温3小时；
以100-105℃/h的速度加热到655℃并保温10小时；
空冷。
在调制处理后进行二次回火，步骤如下：
将不锈钢耐热钢锻件以250℃的温度入炉；
以100-105℃/h的速度加热到350℃并保温3小时；
以100-105℃/h的速度加热到655℃并保温10小时；
空冷。
实施例3
所述退火步骤中，将不锈钢耐热钢锻件以70-80℃/h的速度加热到940℃并保温9小时，然后随炉冷却到550℃后出炉空冷。
所述调质处理包括淬火过程与回火过程。
所述淬火过程如下：
将不锈钢耐热钢锻件以400℃的温度入炉；
以145-150℃/h的速度加热到700℃并保温3.5小时；
以145-150℃/h的速度加热到1100℃并保温5.5小时；
油冷至不锈钢耐热钢锻件表面温度为195-200℃。
所述回火过程如下：
将不锈钢耐热钢锻件以150℃的温度入炉；
以110-120℃/h的速度加热到380℃并保温3.5小时；
以110-120℃/h的速度加热到665℃并保温8.5小时；
空冷。
在调制处理后进行二次回火，步骤如下：
将不锈钢耐热钢锻件以150℃的温度入炉；
以110-120℃/h的速度加热到380℃并保温3.5小时；
以110-120℃/h的速度加热到665℃并保温8.5小时；
空冷。
取样的3个按本实施例方法处理后的喷嘴加强环的性能如下表所示：
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (5)
1.不锈钢耐热钢锻件热处理方法，适用于600MW汽轮机的高温部件喷嘴加强环的热处理加工，所述不锈钢耐热钢锻件钢材料为2Cr11MoVNbN，其特征在于：在调质处理前仅增加一道退火步骤，所述退火步骤中，将不锈钢耐热钢锻件以30-80℃/h的速度加热到900-940℃并保温7-9小时，然后随炉冷却到450-550℃后出炉空冷；
所述调质处理包括淬火过程与回火过程；
所述淬火过程如下：
将不锈钢耐热钢锻件以小于或等于450℃的温度入炉；
以100-150℃/h的速度加热到650-700℃并保温2.5-3.5小时；
以100-150℃/h的速度加热到1080-1100℃并保温5.5-7小时；
油冷；
所述回火过程如下：
将不锈钢耐热钢锻件以小于或等于250℃的温度入炉；
以80-120℃/h的速度加热到320-380℃并保温2.5-3.5小时；
以80-120℃/h的速度加热到650-660℃并保温8-10小时；
空冷；
调质处理后还包括2次回火的步骤；
所述2次回火的步骤如下：
将不锈钢耐热钢锻件以小于或等于250℃的温度入炉；
以80-120℃/h的速度加热到320-380℃并保温2.5-3.5小时；
以80-120℃/h的速度加热到650-660℃并保温8-10小时；
空冷。
2.根据权利要求1所述的不锈钢耐热钢锻件热处理方法，其特征在于：所述退火步骤中，将不锈钢耐热钢锻件以30-80℃/h的速度加热到900-940℃并保温8小时，然后随炉冷却到500℃后出炉空冷。
3.根据权利要求1或2所述的不锈钢耐热钢锻件热处理方法，其特征在于：所述油冷为油冷至不锈钢耐热钢锻件表面温度为150-200℃。
4.根据权利要求1或2所述的不锈钢耐热钢锻件热处理方法，其特征在于：所述淬火过程中，不锈钢耐热钢锻件入炉后，以100-150℃/h的速度加热到680℃并保温3小时，然后以100-150℃/h的速度加热到1090℃并保温6小时。
5.根据权利要求1或2所述的不锈钢耐热钢锻件热处理方法，其特征在于：所述回火过程中：将不锈钢耐热钢锻件入炉后，以80-120℃/h的速度加热到350℃并保温3小时；然后以80-120℃/h的速度加热到655℃并保温8小时。
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