CN103433279B - 马氏体不锈钢大型薄壁环形件的轧制成形方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种马氏体不锈钢大型薄壁环形件的轧制成形方法，包括以下步骤：1下料→2车微裂纹→3加热→4制坯→5回炉加热→6炉内堆冷→7车微裂纹→8加热→9轧制成形→10回炉加热→11炉内堆冷。这种采用锻造前车微裂纹、锻造后回炉加热以及炉内堆冷的马氏体不锈钢大型薄壁环形件的轧制方法，能够有效地防止马氏体不锈钢大型薄壁环形锻件因生产裂纹而报废。

Description

马氏体不锈钢大型薄壁环形件的轧制成形方法

技术领域

本发明涉及了一种塑性成形方法，特别涉及了一种马氏体不锈钢大型薄壁环形件的轧制方法。

背景技术

环件的轧制成形是把合金材料加热到塑性温度范围内通过连续均匀的辗压变形制成环件，即把环坯装在在辗轧机上进行辗轧使其产生内孔扩大、壁厚减小、外径增大的连续局部塑性变形。

马氏体沉不锈钢的锻造温度范围很窄，如材料牌号为0Cr17Ni4Cu4Nb的马氏体不锈钢，一般只有200℃～300℃。常规方法(即采用“下料→加热→制坯→加热→成形→堆冷”的生产方法)轧制0Cr17Ni4Cu4Nb大型薄壁环形锻件会在尖角、外径等部位出现锻造裂纹，裂纹多呈锯口状，裂纹长度均在50mm以上，深度均在10mm以上，严重影响了产品的质量。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种锻造前车微裂纹、锻造后回炉加热以及炉内堆冷的马氏体不锈钢大型薄壁环形件的轧制方法，防止马氏体不锈钢大型薄壁环形锻件因生产裂纹而报废。

为解决上述技术问题，本发明所述的马氏体不锈钢大型薄壁环形件的轧制方法，包括以下步骤：

步骤1：按一定规格下料；

步骤2：将0Cr17Ni4Cu4Nb马氏体不锈钢棒料上存在的微裂纹车除掉，每道次的车削量为0.01mm～0.02mm，直至完全看不到微裂纹；

步骤3：先将0Cr17Ni4Cu4Nb马氏体不锈钢棒料加热至850℃预热，预热保温时间为棒料的有效厚度×(0.6～0.8)min，再将棒料加热至1120℃保温，保温时间为棒料的有效厚度×0.4～0.6)min；把加热好的0Cr17Ni4Cu4Nb马氏体不锈钢棒料经镦粗、冲孔、预轧后制取预轧环坯，制坯温度≥1010℃，每火的变形量控制在35％～40％，避免每火变形量过大而导致开裂，该过程需在2～3火内完成；预轧好的环坯回炉加热至开始锻造时的温度，保温一段时间后，随炉冷却，消除制坯过程产生的应力而导致坯料开裂；

步骤4：将0Cr17Ni4Cu4Nb马氏体不锈钢环坯，装入车床上，对其进行车削加工，每道次的车削量为0.01mm～0.02mm，直至完全看不到微裂纹；

步骤5：将经过车削后的0Cr17Ni4Cu4Nb马氏体不锈钢环坯先加热至850℃预热，预热保温时间为环坯的有效厚度×(0.6～0.8)min，再将环坯加热至1130℃保温，保温时间为：环坯的有效厚度×(0.4～0.6)min；把加热好的0Cr17Ni4Cu4Nb马氏体不锈钢环坯装入辗轧机上，启动辗轧机，控制环坯以2mm/s～10mm/s的速度沿径向展宽，其壁厚逐渐减小，终轧温度≥900℃；

步骤6：将终轧成形的0Cr17Ni4Cu4Nb马氏体不锈钢薄壁环件回炉加热至开始锻造时的温度，保温一段时间后，随炉冷却，消除轧制过程产生的应力而导致坯料开裂。

本发明的有益效果如下：

马氏体不锈钢中铁素体含量受加热温度影响，当加热温度大于1130℃时，铁素体将在合金晶体内开始形成，尤其是当加热温度大于1180时，δ铁素体含量急剧增加。当铁素体含量超过10％时，会导致马氏体不锈钢工艺塑性降低而导致锻造开裂，因此，马氏体不锈钢的锻造加热温度不能超过1130℃。同时，马氏体不锈钢的锻造加热温度也不能太低，当温度低于900℃时，马氏体不锈钢在锻造力作用下，会发生同素异构转变而降低合金塑性，从而导致产生裂纹。本发明中，马氏体不锈钢的制坯温度为：1010℃～1120℃；成形温度为：900℃～1130℃。

在制坯和轧制成形后增加了“回炉加热”工序以及“炉内堆冷”工步能有效的消除锻造残留应力、组织应力，并且防止冷却过快而导致锻件开裂。

薄壁件的制坯工步完成后，虽然能够有效的避免了大裂纹的存在，但是在环坯的尖角处往往因为锻造温度过低而出现1mm～3mm的微裂纹，必须将这些微裂纹车掉，才不会再后续轧制成形过程中被扩大。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式进一步详细说明，其中：

图1是0Cr17Ni4Cu4Nb马氏体不锈钢的制坯加热曲线图；

图2是0Cr17Ni4Cu4Nb马氏体不锈钢的轧制成形加热曲线图。

具体实施方式

实施本发明需要用到的马氏体不锈钢的材料牌号为0Cr17Ni4Cu4Nb，该材料的主要化学元素含量(重量百分比)为：含C量≤0.07、含Mn量≤1.00、含Si量≤1.00、含Cr量15.50～17.50、含Ni量3.00～5.00、含Cu量3.00～5.00、含Nb量0.15～0.45、含S量≤0.030、含p量≤0.035，其余为Fe。

该发明所述的马氏体不锈钢大型薄壁环形件的轧制方法，其具体步骤如下：

1、下料。按一定规格下料。

2、车微裂纹。将0Cr17Ni4Cu4Nb马氏体不锈钢棒料上存在的微裂纹车除掉，每道次的车削量为0.01mm～0.02mm，直至完全看不到微裂纹。

3、制坯。按图1所示曲线，先加热至850℃预热，预热保温时间为：棒料的有效厚度×(0.6～0.8)min；再将棒料加热至1120℃保温，保温时间为：棒料的有效厚度×(0.4～0.6)min。

把加热好的0Cr17Ni4Cu4Nb马氏体不锈钢棒料经镦粗、冲孔、预轧后制取预轧环坯，制坯温度≥1010℃。每火的变形量控制在35％～40％，避免每火变形量过大而导致开裂。该过程需在2～3火内完成。

预轧好的环坯回炉加热至开始锻造时的温度，保温一段时间后，随炉冷却，消除制坯过程产生的应力而导致坯料开裂。

4、车微裂纹。将0Cr17Ni4Cu4Nb马氏体不锈钢环坯，装入车床上，对其进行车削加工，每道次的车削量为0.01mm～0.02mm，直至完全看不到微裂纹。

5、轧制成形。将经过车削后的0Cr17Ni4Cu4Nb马氏体不锈钢环坯，按图2所示曲线，先加热至850℃预热，预热保温时间为：环坯的有效厚度×(0.6～0.8)min；再将环坯加热至1130℃保温，保温时间为：环坯的有效厚度×(0.4～0.6)min。

把加热好的0Cr17Ni4Cu4Nb马氏体不锈钢环坯装入辗轧机上，启动辗轧机，控制环坯以2mm/s～10mm/s的速度沿径向展宽，其壁厚逐渐减小。终轧温度≥900℃。

将终轧成形的0Cr17Ni4Cu4Nb马氏体不锈钢薄壁环件回炉加热至开始锻造时的温度，保温一段时间后，随炉冷却，消除轧制过程产生的应力而导致坯料开裂。

经检测，采用上述方法辗轧成形的0Cr17Ni4Cu4Nb马氏体不锈钢薄壁环件，没有裂纹存在，而且该环件具有较高的尺寸精度和优良的内部组织及性能，完全满足了该马氏体不锈钢锻件的设计使用要求。

Claims (1)

1.一种0Cr17Ni4Cu4Nb马氏体不锈钢大型薄壁环形件的轧制成形方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：按一定规格下料；

步骤2：将0Cr17Ni4Cu4Nb马氏体不锈钢棒料上存在的微裂纹车除掉，每道次的车削量为0.01mm～0.02mm，直至完全看不到微裂纹；

步骤3：先将0Cr17Ni4Cu4Nb马氏体不锈钢棒料加热至850℃预热，预热保温时间为棒料的有效厚度×(0.6～0.8)min，再将棒料加热至1120℃保温，保温时间为棒料的有效厚度×(0.4～0.6)min；把加热好的0Cr17Ni4Cu4Nb马氏体不锈钢棒料经镦粗、冲孔、预轧后制取预轧环坯，制坯温度≥1010℃，每火的变形量控制在35％～40％，避免每火变形量过大而导致开裂，该过程需在2～3火内完成；预轧好的环坯回炉加热至开始锻造时的温度，保温一段时间后，随炉冷却，消除制坯过程产生的应力而导致坯料开裂；

步骤4：将0Cr17Ni4Cu4Nb马氏体不锈钢环坯，装入车床上，对其进行车削加工，每道次的车削量为0.01mm～0.02mm，直至完全看不到微裂纹；

步骤5：将经过车削后的0Cr17Ni4Cu4Nb马氏体不锈钢环坯先加热至850℃预热，预热保温时间为环坯的有效厚度×(0.6～0.8)min，再将环坯加热至1130℃保温，保温时间为：环坯的有效厚度×(0.4～0.6)min；把加热好的0Cr17Ni4Cu4Nb马氏体不锈钢环坯装入辗轧机上，启动辗轧机，控制环坯以2mm/s～10mm/s的速度沿径向展宽，其壁厚逐渐减小，终轧温度≥900℃；

步骤6：将终轧成形的0Cr17Ni4Cu4Nb马氏体不锈钢薄壁环件回炉加热至开始锻造时的温度，保温一段时间后，随炉冷却，消除轧制过程产生的应力而导致坯料开裂。