CN105734249A - 一种大型1Cr11Ni2W2MoV轴类锻件晶粒度的细化方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种大型1Cr11Ni2W2MoV轴类锻件晶粒度的细化方法。通常此材料的大型轴类锻件锻造完成后，进行常规的正火、回火、淬火、回火热处理，高倍晶粒度一般仅能达到3级水平，而标准要求4或5级以上。本发明引入锻造+去应力退火(调整组织)+典型的正火、淬火热处理制度，组织晶粒度可稳定达到5级以上。

Description

一种大型1Cr11Ni2W2MoV轴类锻件晶粒度的细化方法

技术领域：

本发明属于不锈钢合金的热加工技术领域，涉及一种大型1Cr11Ni2W2MoV轴类锻件晶粒度的细化方法。

背景技术：

1Cr11Ni2W2MoV钢是马氏体热强不锈钢，其室温拉伸强度、持久强度极限及蠕变极限均较高，并有良好的韧性和抗氧化性能。该钢通常含有少量的δ-铁素体，当含量大于5％时，横向力学性能(主要是韧性、疲劳性能及蠕变性能等)变坏。正火后的组织为珠光体组织，淬火后的组织为马氏体组织。1Cr11Ni2W2MoV钢适于制造550℃以下及高湿条件下工作的承力件。

发动机用1Cr11Ni2W2MoV钢锻件通常在锻后空冷或缓冷，然后进行常规的正火+回火+淬火+回火，其组织晶粒度通常为3级左右，对于大型轴类锻件，很难达到3级晶粒度水平。

本发明通过引入锻后空气中缓冷至某一温度，然后入炉进行去应力退火，正火和淬火加热过程增加高温预热保温台阶，并缩短正火和淬火加热保温时间，实现了强化碳化物的晶界钉扎作用，有效控制晶粒的长大幅度，从而达到整体细化的目的。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是：为了解决大型1Cr11Ni2W2MoV轴类锻件锻后使用常规热处理方式晶粒度细化效果较差的问题。

本发明的技术方案是：一种大型1Cr11Ni2W2MoV轴类锻件晶粒度的细化方法，包括以下步骤：

步骤1对坯料进行常规锻造，加热温度为1030℃～1080℃，变形量为40％以上；

步骤2对坯料进行去应力退火：680℃～700℃下保温2～3小时，起到去应力和调整组织的作用；

步骤3对坯料进行高温正火+回火+淬火+回火热处理：

高温正火：1040℃～1050℃，保温2～3小时，在高温加热区前增加900℃、2小时的预热保温台阶；

回火：680℃～700℃，保温7～8小时；

淬火：1000℃～1010℃，保温3～4小时，在高温加热区前增加900℃、2小时的预热保温台阶；

回火：660℃～680℃，保温7～8小时。

详细技术方案如下：

一种锻造变形+去应力退火+典型的正火、淬火热处理细化新方法，即首先将坯料在1030℃～1080℃加热后锻造并保证变形量达到40％以上(试验结论：细化1～2级)，坯料在空气中缓冷2～3小时，此时坯料的温度处于马氏体转变温度以上；然后将坯料放入预先升温好的加热炉中进行去应力退火，退火温度设定为680℃～700℃之间，到温装炉，保温时间为2～3小时。去应力退火的目的：消除锻件残余变形应力；在晶界上析出弥散分布的小颗粒碳化物，起到钉扎晶界、阻止晶界移动的作用。去应力退火时间过长和温度过高，会导致小颗粒碳化物在晶界上偏聚长大，严重降低碳化物的钉扎作用，在随后的长时间正火加热过程中，会加剧晶界的移动，致使晶粒尺寸长大。

正火加热温度设定在1040℃～1050℃之间，加热过程升温台阶一般为：小于500℃入炉，升温至530℃保温一定时间，再升温至760℃保温一定时间，最后直接升温至高温区保温，高温区保温系数一般为1.5～2min/mm，按此保温系数计算的保温时间加热，晶粒有长大趋势(试验结论)，因此应缩短正火加热时间，但不能超过坯料所能热透的最小保温时间。针对此问题，我们在高温加热区前增加900℃、2小时的预热保温台阶，即760℃保温后，升温至900℃保温，再升温至1040℃～1050℃高温区加热。其目的在于900℃时晶粒不会长大，2小时的预热保温可使坯料预热充分，再升至高温区保温较短时间。正火之后的回火宜采用680℃～700℃，保温7～8小时，时间可缩短，亦能达到细化碳化物颗粒的目的(为淬火细化晶粒奠定基础)；淬火时加热、保温可参照正火制度的设定方法；最后的回火可采取660℃～680℃，保温7～8小时。

经过锻造变形+去应力退火(调整组织)+典型的正火、淬火热处理制度处理，可有效达到晶粒细化的目的。

本发明的有益效果是：常规的锻后处理及热处理方法很难达到晶粒细化的目的，经验证：采取本发明的工艺流程，晶粒度可明显提高1～2级以上。

具体实施方式：

下面选取某型机轴锻件的生产研制，对本发明的工艺步骤进行详细的说明。

第一步：首先将Φ280mm规格1Cr11Ni2W2MoV棒料在1070℃加热后进行镦制，变形量为50％，终锻温度≥950℃；

第二步：坯料锻后在空气中缓冷3小时，然后进行680℃去应力退火，保温3小时；

第三步：正火，≤500℃入炉，升温至530℃保温3小时，再升温至760℃保温2小时，再升至900℃保温2小时，最后升至1050℃保温3小时，空冷；

回火，680℃，保温7小时；

淬火：≤500℃入炉，升温至530℃保温3小时，再升温至760℃保温2小时，再升至900℃保温2小时，最后升至1010℃保温3小时，油冷；

回火：680℃，保温7小时。

经过以上三步，本体晶粒度为3～4级的退火态棒材，锻造变形后的晶粒度达到6级以上，正火、回火之后的珠光体组织晶粒度为6级，淬火、回火之后的回火马氏体组织晶粒度为5～6级。满足标准要求。

综上所述，经本发明生产的大型1Cr11Ni2W2MoV轴类锻件，本体晶粒度可稳定达到5级以上，满足型号研制任务需要。

Claims (1)

1.一种大型1Cr11Ni2W2MoV轴类锻件晶粒度的细化方法，包括以下步骤：

步骤1对坯料进行常规锻造，加热温度为1030℃～1080℃，变形量为40％以上；

步骤2对坯料进行去应力退火：680℃～700℃下保温2～3小时，起到去应力和调整组织的作用；

步骤3对坯料进行高温正火+回火+淬火+回火热处理：

高温正火：1040℃～1050℃，保温2～3小时，在高温加热区前增加900℃、2小时的预热保温台阶；

回火：680℃～700℃，保温7～8小时；

淬火：1000℃～1010℃，保温3～4小时，在高温加热区前增加900℃、2小时的预热保温台阶；

回火：660℃～680℃，保温7～8小时。