CN105586544A

CN105586544A - 一种新型耐热合金钢热疲劳性能的热处理工艺

Info

Publication number: CN105586544A
Application number: CN201410565594.0A
Authority: CN
Inventors: 司松海; 李晓薇; 齐克尧; 陆松华
Original assignee: Zhenjiang Yinuowei Shape Memory Alloys Co Ltd
Current assignee: Zhenjiang Yinuowei Shape Memory Alloys Co Ltd
Priority date: 2014-10-22
Filing date: 2014-10-22
Publication date: 2016-05-18

Abstract

一种新型耐热合金钢热疲劳性能的热处理工艺，属于耐热钢技术领域，其特征为，对成分为，C为0.2～0.4wt%，Cr为16～18wt%，Ni为18～20wt%，Mn为2～4wt%，W为2～4wt%，Mo为2～4wt%，Si为1.5～2.5wt%，N为0.1～0.4wt%，复合稀土变质剂0.3～0.8wt%，余量为铁的材料，在中频感应电炉中冶炼，其冶炼工艺与普通耐热钢相同，冶炼后浇注铸态试样，固溶处理温度为1020－1080℃，保温2小时后进行空冷，时效温度为720－780℃，保温2.5小时，再降至650－670℃，保温1小时，空冷。固溶处理所用设备为箱式电组炉，时效处理采用的是井式电组炉。

Description

一种新型耐热合金钢热疲劳性能的热处理工艺

技术领域

本发明属于耐热钢技术领域，特指一种新型耐热合金钢热疲劳性能的热处理工艺。

背景技术

鉻镍系奥氏体耐热合金钢的固溶处理目的，是使铸态下得到的粗大的强化相（碳化物、氮化物、硼化物以及各种金属间化合物等）重新溶解在奥氏体中，固溶处理温度在1100～1180℃之间，并视其钢种而异，在固溶保温后可用水淬或空冷得到奥氏体组织，这种奥氏体是含碳及合金元素达到过饱和程度的组织，处于不平衡状态，随后进行时效处理，使强化相以弥散状态析出，时效温度应根据钢的化学成份和使用条件而定，对于在高温下较短期内工作的铸件，可采用较低（低于工作温度）的时效温度，以充分发挥其强化效果，而得到较高的强度；对于在高温下长时期工作的铸件，则应采用较高的时效温度（超过工作温度50～100℃），这样得到的强度虽然较低，但是钢的组织稳定，在长期的使用过程中性能不会发生明显的变化。本发明开发出一种新型耐热合金钢热疲劳性能的热处理工艺。

发明内容

一种新型耐热合金钢热疲劳性能的热处理工艺，其特征为，对成分为，C为0.2～0.45wt%，Cr为16～18wt%，Ni为18～20wt%，Mn为2～4wt%，W为2～4wt%，Mo为2～4wt%，Si为1.5～2.5wt%，N为0.1～0.4wt%，复合稀土变质剂0.3～0.8wt%（复合稀土变质剂成分为，Ce10～15wt％、La10～15wt％、Yb7～9wt％、Dy6～8wt％、Nd4～6wt％、Ho3～5wt％、Y+Tb+Gd+Er+Tm+Lu+Sc+Pr为8～16wt%、Ti2～4wt%，V2～4wt%，W1～3wt%、Ba1～3wt%、余为铁。）余量为铁的材料，在中频感应电炉中冶炼，其冶炼工艺与普通耐热钢相同，冶炼后浇注成铸态试样，然后进行热处理，固溶处理温度为1020－1120℃，保温2小时后进行空冷，时效温度为720－780℃，保温2.5小时，再降至650－670℃，保温1小时，空冷。固溶处理所用设备为箱式电组炉，时效处理采用的是井式电组炉。

附图说明

图1　热疲劳试样尺寸图

具体实施方式

实施例。

对成分为：C为0.25～0.35wt%，Cr为16.5～17.5wt%，Ni为18.5～19.5wt%，Mn为2.5～3.5wt%，W为2.5～3.5wt%，Mo为2.5～3.5wt%，Si为1.8～2.2wt%，N为0.2～0.3wt%，复合稀土变质剂0.6wt%（复合稀土变质剂成分为，Ce10～15wt％、La10～15wt％、Yb7～9wt％、Dy6～8wt％、Nd4～6wt％、Ho3～5wt％、Y+Tb+Gd+Er+Tm+Lu+Sc+Pr为8～16wt%、Ti2～4wt%，V2～4wt%，W1～3wt%、Ba1～3wt%、余为铁。）余量为铁的材料，在中频感应电炉中冶炼，其冶炼工艺与普通耐热钢相同，冶炼后浇注成铸态试样，然后进行热处理，固溶处理温度为1050－1080℃，保温2小时后进行空冷，时效温度为740－760℃，保温2.5小时，再降至650－670℃，保温1小时，空冷。固溶处理所用设备为箱式电组炉，时效处理采用的是井式电组炉。热处理后取样进行20℃～800℃冷热循环热疲劳实验，热疲劳试样尺寸如图1所示。热疲劳性能见表1。

采用电阻炉加热自约束热疲劳试验机进行热疲劳试验。热疲劳试样装卡在立方卡具的四个侧面，保证每块试样的加热与冷却位置一致。通过传动装置上下垂直运动，从而达到试样加热以及冷却的自动化完成。采用设时自控，热电偶测量并控制温度。试样在室温25℃至800℃之间进行加热与冷却的热循环。采用计数器进行自动计数。调整并保持炉温800℃，水温20℃（流动自来水）。快速加热试样。加热、冷却一次作为一个循环，每次循环加热时间为120s，入水冷却时间为5s，直至预定循环次数。对于研究热疲劳裂纹萌生的试样，每循环400次，取下试样，抛光去除表面氧化膜，测量表面裂纹长度，以0.1mm作为裂纹萌生长度，记下试样裂纹萌生循环次数。观察并对裂纹的萌生位置照相。对于研究热疲劳裂纹扩展的试样，每循环200次，取下试样，抛光并观察。确定裂纹已经萌生后，每循环200次观察裂纹并对能反映裂纹扩展路径特征的位置照相。

对比例

对普通耐热钢冶炼后浇注成铸态试样，然后进行热处理，固溶处理温度为1020－1080℃，保温2小时后进行空冷，时效温度为720－780℃，保温2.5小时，空冷。固溶处理所用设备为箱式电组炉，时效加热采用的是井式电组炉。热处理后取样进行20℃～800℃冷热循环热疲劳实验，热疲劳试样尺寸如图1所示。热疲劳性能见表1。

通过对实施例和对比例检测后，从表1中可以看出，在进行到10000次的时候，普通耐热钢热疲劳裂纹在长度、宽度及深度等方面开始发展，但新型耐热合金钢尚未萌生裂纹；进行到25000次时，普通耐热钢裂纹变得更加粗大，裂纹尖端的分枝继续择优扩展，且普通耐热钢裂纹的缝隙内出现明显的氧化迹象；到35000次时，各个试样均出现裂纹并扩展，普通耐热钢裂纹已达到9.97－12.64mm，但新型耐热合金钢裂纹仅为0.91mm。而且新型耐热合金钢裂纹扩展较为均衡，主裂纹相对其他组织扩展较慢。

表1热疲劳实验数据

Claims

1.一种新型耐热合金钢热疲劳性能的热处理工艺，其特征为，对成分为，C为0.2～0.45wt%，Cr为16～18wt%，Ni为18～20wt%，Mn为2～4wt%，W为2～4wt%，Mo为2～4wt%，Si为1.5～2.5wt%，N为0.1～0.4wt%，复合稀土变质剂0.3～0.8wt%，余为铁；复合稀土变质剂成分为，Ce10～15wt％、La10～15wt％、Yb7～9wt％、Dy6～8wt％、Nd4～6wt％、Ho3～5wt％、Y+Tb+Gd+Er+Tm+Lu+Sc+Pr为8～16wt%、Ti2～4wt%，V2～4wt%，W1～3wt%、Ba1～3wt%、余量为铁；在中频感应电炉中冶炼，其冶炼工艺与普通耐热钢相同，冶炼后浇注成铸态试样，然后进行热处理，固溶处理温度为1020－1120℃，保温2小时后进行空冷，时效温度为720－780℃，保温2.5小时，再降至650－670℃，保温1小时，空冷；固溶处理所用设备为箱式电组炉，时效处理采用的是井式电组炉。

2.根据权利要求1所述一种新型耐热合金钢热疲劳性能的热处理工艺，成分可优选为，C为0.25～0.35wt%，Cr为16.5～17.5wt%，Ni为18.5～19.5wt%。

3.根据权利要求1所述一种新型耐热合金钢热疲劳性能的热处理工艺，成分可优选为，Mn为2.5～3.5wt%，W为2.5～3.5wt%，Mo为2.5～3.5wt%。

4.根据权利要求1所述一种新型耐热合金钢热疲劳性能的热处理工艺，成分可优选为，Si为1.8～2.2wt%，N为0.2～0.3wt%。

5.根据权利要求1所述一种新型耐热合金钢热疲劳性能的热处理工艺，复合稀土变质剂加入量可优选为：0.6wt%。

6.根据权利要求1所述一种新型耐热合金钢热疲劳性能的热处理工艺，固溶处理温度为1050－1080℃，保温2小时后进行空冷，固溶处理所用设备为箱式电组炉。

7.根据权利要求1所述一种新型耐热合金钢热疲劳性能的热处理工艺，时效温度为740－760℃，保温2.5小时，再降至650－670℃，保温1小时，空冷，时效处理采用的是井式电组炉。