CN105838855A - 一种含铬高镍合金钢锻件的锻后扩氢退火工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种含铬高镍合金钢锻件锻后扩氢退火工艺，该工艺的具体步骤如下：锻后将锻件缓冷至500～700℃保温，全功率升温至完全奥氏体化温度以上100～150℃均保温，并采用快冷，冷却至马氏体转变开始温度以下50～100℃短时保温；以30～60℃/h升温至高温回火区进行均保温，保温结束后以30～60℃/h炉冷至400℃，再以10～30℃/h炉冷至马氏体转变结束温度以下10～50℃；以30～60℃/h升温至高温回火区进行均保温，保温结束后以10～30℃/h炉冷至100～150℃出炉空冷。本发明的含铬高镍合金钢锻件锻后扩氢退火工艺，较好的解决了含铬高镍合金钢锻件采用常规退火扩氢困难，规格较大锻件因白点导致超声波探伤缺陷问题。

Description

一种含铬高镍合金钢锻件的锻后扩氢退火工艺
技术领域
本发明属于合金钢制造工艺领域，涉及一种含铬高镍合金钢锻件的锻后扩氢退火工艺。
背景技术
钢中氢最有害的影响之一便是产生白点，常常引起锻件报废。白点为金属内部缺陷，其形状为不同长度和不同方向的显微裂纹。在锻件的横向低倍试片上为锯齿状细小裂纹；纵向断口上为边缘清晰，具有银白色光泽的圆形或椭圆形斑点。虽然随着真空冶金技术的不断发展，锻件内控的氢含量得到有效控制，但是目前锻件大部分仍以常规的熔炼浇注生产为主，因此，预防白点仍然是目前必须解决的重要问题。
含铬高镍（铬的质量分数1.0～3.0%，镍的质量分数2.50～4.5%）合金钢为白点敏感性最强的合金钢种，且随着镍含量的增加，白点敏感性越强。铬在合金钢中可使奥氏体分解速度减缓，降低淬火时的临界冷却速度，有助于马氏体形成和提高马氏体的稳定性，镍能提供过冷奥氏体的稳定性，降低珠光体转变温度。同时，铬和镍又是强烈推迟珠光体转变的主要元素，使奥氏体发生珠光体转变需要很长时间的孕育期和转变期，高达一、二百多个小时，甚至更长。因此，我们采用目前常规的自上而下扩氢退火工艺，即先正火保温，再在马氏体转变开始温度以上过冷后升温至珠光体转变区进行扩氢退火或锻后直接缓冷至珠光体转变区进行扩氢退火，由于整个珠光体孕育期和完全转变区需要很长时间，且扩氢效果非常差，往往花费巨大的人力、物力和财力而达不到预期的扩氢效果，并造成锻件因氢扩散不充分形成白点缺陷。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术中的缺点提供一种自下而上的含铬高镍合金钢锻件的锻后扩氢退火工艺。
本发明的技术方案是这样实现的：一种含铬高镍合金钢锻件的锻后扩氢退火工艺，该工艺的具体步骤如下：
步骤1：锻后将锻件缓冷至500～700℃保温，全功率升温至完全奥氏体化温度以上100～150℃均保温，并采用快冷，冷却至马氏体转变开始温度以下50～100℃短时保温；
步骤2：以30～60℃/h升温至高温回火区进行均保温，保温结束后以30～60℃/h炉冷至400℃，再以10～30℃/h炉冷至马氏体转变结束温度以下10～50℃；
步骤3：以30～60℃/h升温至高温回火区进行均保温，保温结束后以10～30℃/h炉冷至100～150℃出炉空冷。
优选地，所述步骤1中缓冷为炉冷和空冷，快冷为风冷和雾冷。
优选地，所述步骤2中以40～50℃/h升温至高温回火区进行保温，保温结束后以40～50℃/h炉冷至400℃，再以10～20℃/h炉冷至马氏体转变结束温度以下10～50℃。
优选地，所述步骤3以40～50℃/h升温至高温回火区进行保温，保温结束后以10～20℃/h炉冷至100～150℃出炉空冷。
优选地，所述含铬高镍合金钢为铬质量百分比为1.0～3.0%、镍质量百分比为2.5～4.0%的合金钢。
优选地，所述锻材为电炉锭锻件和电渣锭锻件。
本发明的技术方案产生的积极效果如下：锻后将锻件缓冷至500～700℃保温，消除锻造过程中产生的加工应力；全功率升温至完全奥氏体化温度以上100～150℃保温，使再结晶后奥氏体晶粒完全等轴化，切断组织遗传；采用快冷，冷却至马氏体转变开始温度以下50～100℃后短时保温，通过快冷细化晶粒，短时保温使过冷奥氏体在白点孕育期内大部分转变为马氏体；以30～60℃/h升温至高温回火区进行均保温，慢速升温避免冷速过快导致锻件因热应力和组织应力叠加而开裂，高温回火保温促使马氏体转变为回火索氏体，回火索氏体属于极细的片状珠光体，而珠光体为铁素体和渗碳体的机械混合物，氢溶解度小、扩散速度快，利于氢扩散逸出；保温结束后以30～60℃/h炉冷至400℃，再以10～30℃/h炉冷至马氏体转变结束温度以下10～50℃，这是因为400℃以上钢处于塑性较好、脆性较低的范围，冷速可稍微快些，400℃以下钢已进入冷硬和脆性较大的温度范围，为了避免开裂和产生瞬时应力，应采用较慢的冷速，同时较慢的冷速促使心部残余奥氏体充分转变为马氏体；以30～60℃/h升温至高温回火区进行均保温，使由残余奥氏体转变的马氏体发生索氏体转变，利于氢扩散逸出，保温结束后以10～30℃/h炉冷至100～150℃出炉空冷，减少工件热应力。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步阐述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不限于此。
实施例一
一种含铬高镍合金钢锻件的锻后扩氢退火工艺，该锻件规格为φ380mm×4200mm，化学成分质量百分比为：C：0.25%，Si:0.20%，Mn:0.19%，Ni：3.70%，Cr：1.80%，Mo：0.45%，V：0.12%，余量为Fe及其它不可避免的杂质，采用电炉锭。
锻后将锻件炉冷至650℃保温，全功率升温至完全奥氏体化温度以上120℃均保温，并采用雾冷，冷却至马氏体转变开始温度以下80℃短时保温；以45℃/h升温至高温回火区进行均保温，保温结束后以50℃/h炉冷至400℃，再以30℃/h炉冷至马氏体转变结束温度以下50℃；以50℃/h升温至高温回火区进行均保温，保温结束后以20℃/h炉冷至150℃出炉空冷。
采用上述工艺生产的含铬高镍合金钢锻件，锻后超声波探伤探伤全部合格，横向低倍和纵向断口均未发现白点类缺陷。经过后续工序的调质处理和精加工，超声波探伤完全合格。
实施例二
一种含铬高镍合金钢锻件的锻后扩氢退火工艺，该锻件规格为405mm（厚度）×960mm（宽度）×3000mm（长度），化学成分质量百分比为：C：0.40%，Si:0.30%，Mn:0.50%，Ni：4.20%，Cr：1.30%，Mo：0.20%，余量为Fe及其它不可避免的杂质。采用电渣锭。
锻后将锻件炉冷至550℃保温，全功率升温至完全奥氏体化温度以上100℃均保温，并采用风冷，冷却至马氏体转变开始温度以下60℃短时保温；以40℃/h升温至高温回火区进行均保温，保温结束后以40℃/h炉冷至400℃，再以20℃/h炉冷至马氏体转变结束温度以下40℃；以40℃/h升温至高温回火区进行均保温，保温结束后以15℃/h炉冷至120℃出炉空冷。
采用上述工艺生产的含铬高镍合金钢锻件，锻后超声波探伤探伤全部合格，横向低倍和纵向断口均未发现白点类缺陷。客户后续调质处理、精加工为压印模具后，超声波探伤完全合格。
实施例三
一种含铬高镍合金钢锻件的锻后扩氢退火工艺，该锻件规格为405mm（厚度）×1250mm（宽度）×3200mm（长度），化学成分质量百分比为：C：0.10%，Si:0.60%，Mn:0.50%，Ni：3.50%，Cr：2.90%，Mo：0.90%，Cu：0.45%，Al：0.85%，余量为Fe及其它不可避免的杂质。采用电渣锭锻造。
锻后将锻件炉冷至500℃保温，全功率升温至完全奥氏体化温度以上150℃均保温，并采用风冷，冷却至马氏体转变开始温度以下50℃短时保温；以30℃/h升温至高温回火区进行均保温，保温结束后以30℃/h炉冷至400℃，再以25℃/h炉冷至马氏体转变结束温度以下30℃；以35℃/h升温至高温回火区进行均保温，保温结束后以20℃/h炉冷至100℃出炉空冷。
采用上述工艺生产的含铬高镍合金钢锻件，锻后超声波探伤探伤全部合格，横向低倍和纵向断口均未发现白点类缺陷。公司后续调质处理、客户精加工为塑料模具后，超声波探伤完全合格。

Claims (6)

1.一种含铬高镍合金钢锻件的锻后扩氢退火工艺，其特征在于：该工艺的具体步骤如下：
步骤1：锻后将锻件缓冷至500～700℃保温，全功率升温至完全奥氏体化温度以上100～150℃均保温，并采用快冷，冷却至马氏体转变开始温度以下50～100℃短时保温；
步骤2：以30～60℃/h升温至高温回火区进行均保温，保温结束后以30～60℃/h炉冷至400℃，再以10～30℃/h炉冷至马氏体转变结束温度以下10～50℃；
步骤3：以30～60℃/h升温至高温回火区进行均保温，保温结束后以10～30℃/h炉冷至100～150℃出炉空冷。
2.根据权利要求1所述的一种含铬高镍合金钢锻件的锻后扩氢退火工艺，其特征在于，所述步骤1中缓冷为炉冷和空冷，快冷为风冷和雾冷。
3.根据权利要求1所述的一种含铬高镍合金钢锻件的锻后扩氢退火工艺，其特征在于，所述步骤2中以40～50℃/h升温至高温回火区进行保温，保温结束后以40～50℃/h炉冷至400℃，再以10～20℃/h炉冷至马氏体转变结束温度以下10～50℃。
4.根据权利要求1所述的一种含铬高镍合金钢锻件的锻后扩氢退火工艺，其特征在于，所述步骤3以40～50℃/h升温至高温回火区进行保温，保温结束后以10～20℃/h炉冷至100～150℃出炉空冷。
5.根据权利要求1所述的一种含铬高镍合金钢锻件的锻后扩氢退火工艺，其特征在于，所述含铬高镍合金钢为铬质量百分比为1.0～3.0%、镍质量百分比为2.5～4.0%的合金钢。
6.根据权利要求1所述的一种含铬高镍合金钢锻件的锻后扩氢退火工艺，其特征在于，所述锻材为电炉锭锻件和电渣锭锻件。
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