CN107447086A - 一种fv520b‑s钢的真空热处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种FV520B‑S钢的真空热处理工艺，包括：固溶处理：真空条件下，加热至700～720℃保温90～100分钟后，再加热至840～860℃保温90～100分钟后，再次加热至1030～1060℃保温150～240分钟，然后冷却至840～860℃，随后向炉内通入氮气冷却；调整处理：真空条件下，加热至700～720℃保温90～100分钟后，再加热至820～880℃保温180～270分钟，然后向炉内通入氮气冷却；时效处理：真空条件下，加热至600～620℃保温720～960分钟，然后向炉内通入氮气冷却。本发明的真空热处理工艺，经处理后得到的叶轮屈服强度为686～830Mpa，变形量小。

Description

一种FV520B-S钢的真空热处理工艺
技术领域
本发明涉及热处理工艺技术领域，特别涉及一种FV520B-S钢的真空热处理工艺。
背景技术
真空热处理具有热处理工件表面少氧化、少脱碳、光洁度好等优点，是热处理行业长期以来追求的一种金属热加工方式。FV520B-S不锈钢真空热处理工艺比较复杂，而且国内尚属空白。叶轮结构复杂，当冷却速度过快，叶轮极易变形，冷却速度过慢，不能得到需要的热处理组织，从而达不到要求的综合性能。
叶轮在热处理前流道为精加工尺寸，目前此结构件热处理主要还是依靠厢式电阻炉或预抽真空气体保护炉进行热处理，该工艺人为因素多、有氧化、光洁度差、尺寸精度不高，力学性能难以保证，特别是屈服强度和冲击韧性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有技术的热处理工艺使FV520B-S叶轮力学性能差、变形量大，提供一种FV520B-S钢的真空热处理工艺。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种FV520B-S钢的真空热处理工艺，包括固溶处理、调整处理和时效处理；
固溶处理：在真空条件下，加热至700～720℃保温90～100分钟后，再加热至840～860℃保温90～100分钟后，再次加热至1030～1060℃保温150～240分钟，然后冷却至840～860℃，随后向炉内通入氮气冷却；
调整处理：在真空条件下，加热至700～720℃保温90～100分钟后，再加热至820～880℃保温180～270分钟，然后向炉内通入氮气冷却；
时效处理：在真空条件下，加热至600～620℃保温720～960分钟，然后向炉内通入氮气冷却。
进一步地，所述的真空条件的真空度为1.33×10-2～1.33×10-3Pa。
进一步地，所述固溶处理、调整处理和时效处理的升温速度为3～10℃/分钟。
进一步地，所述固溶处理冷却至840～860℃的冷却速度为3～10℃/分钟。
进一步地，所述固溶处理向炉内通入1.5Bar氮气冷却，冷却至50～60℃出炉。
进一步地，所述调整处理向炉内通入2.5Bar氮气冷却，冷却至50～60℃出炉。
进一步地，所述时效处理向炉内通入1.5Bar氮气冷却，冷却至50～60℃出炉。
上述FV520B-S钢的真空热处理工艺用于FV520B-S钢离心压缩机叶轮。
本发明提供的一种FV520B-S钢的真空热处理工艺，不但可以用在压缩机叶轮上，而且可以用在其他采用FV520B-S材料的零部件上。经处理后得到的叶轮屈服强度为686～830Mpa，变形量小，避免了由于变形量过大造成的叶轮报废，可以大幅提高产品的优质品率。相比厢式电阻炉和预抽真空气体保护炉的工艺，真空热处理工艺操作过程自动化程度高、避免表面氧化、人工冷却操作容易失误的缺点。
附图说明
图1为本发明实施例1-3提供的叶轮热处理前粗加工示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供的一种FV520B-S钢的真空热处理工艺，其特征在于：包括固溶处理、调整处理和时效处理；
固溶处理：在1.33×10-2～1.33×10-3Pa真空度，以3～10℃/分钟加热至700～720℃保温90～100分钟后，再以3～10℃/分钟加热至840～860℃保温90～100分钟后，再次以3～10℃/分钟加热至1030～1060℃保温150～240分钟，然后以3～10℃/分钟的冷却速度冷却至840～860℃，随后向炉内通入1.5Bar氮气进行冷却，冷却至50～60℃出炉；经固溶处理后，使合金元素及碳化物等相充分融入奥氏体中，冷却后形成马氏体和残余奥氏体组织。
调整处理：在1.33×10-2～1.33×10-3Pa真空度，以3～10℃/分钟加热至700～720℃保温90～100分钟后，再以3～10℃/分钟加热至820～880℃保温180～270分钟，然后向炉内通入2.5Bar氮气进行冷却，冷却至50～60℃出炉；经调整处理提高Ms点，使其获得更多的马氏体组织，从而使钢的强度提高。
时效处理：在1.33×10-2～1.33×10-3Pa真空度，以3～10℃/分钟加热至600～620℃保温720～960分钟，然后向炉内通入1.5Bar氮气进行冷却，冷却至50～60℃出炉。经时效处理后从马氏体中析出弥散分布的金属间化合物，获得设计要求的强度和硬度。
上述FV520B-S钢的真空热处理工艺用于FV520B-S钢离心压缩机叶轮。
本发明在FV520B-S钢传统热处理工艺即固溶处理、调整处理、时效处理的基础上，对所有的工序进行改进，采用真空热处理的方案，其中控制固溶处理、调整处理和时效处理的升温速度在3～10℃，有效的控制了真空炉内的炉温均匀性，另外真空热处理的冷却速度直接影响叶轮的质量，冷却速度过慢不能得到相应的马氏体，冷却速度过快则造成叶轮的变形量增加，本发明通过在固溶处理以3～10℃/分钟的冷却速度冷却至840～860℃，然后在以向炉内通入1.5Bar氮气冷却，冷却至50～60℃出炉有效的减少了叶轮的变形量，由传统工艺变形量的3～5mm减少到1mm以内；另外真空热处理自动化程度高，避免因人工操作带来的人为失误，减少了热处理后力学性能由于人为因素造成的不合格，和由于真空脱气效果提高叶轮的冲击韧性，因此由原有热处理合格率的70％提高到95％，提高产品的优质品率；特别真空处理避免表面氧化，流道内仍旧保持原来的加工粗糙度，表面光洁。
实施例1一种FV520B-S钢的真空热处理工艺
生产Φ950mmFV520B-S钢叶轮，叶轮置于真空炉中进行真空热处理工艺，包括真空固溶处理、真空调整处理和真空时效处理。
真空固溶处理：在1.78×10-3Pa真空度，以5℃/分钟加热至700℃保温90分钟后，再以5℃/分钟加热至850℃保温90分钟后，再次以5℃/分钟加热至1050℃保温210分钟，然后以4℃/分钟的冷却速度冷却至850℃，随后向炉内通入1.5Bar氮气进行冷却，冷却至50℃出炉；
真空调整处理：在1.93×10-3Pa真空度，以5℃/分钟加热至700℃保温90分钟后，再以5℃/分钟加热至850℃保温240分钟，然后向炉内通入2.5Bar氮气进行冷却，冷却至50℃出炉；
真空时效处理：在1.85×10-3Pa真空度，以5℃/分钟加热至603℃保温960分钟，随后向炉内通入1.5Bar氮气进行冷却，冷却至50℃出炉。
经过热处理后的力学性能：Rm：907Mpa；Rp0.2：739Mpa；A：21.5％；Z：73％；Akv：152-148-152J；HB：286。
经过热处理后的叶轮变形情况见图1和表1所示。
实施例2一种FV520B-S钢的真空热处理工艺
生产Φ700mmFV520B-S钢叶轮，叶轮置于真空炉中进行真空热处理工艺，包括真空固溶处理、真空调整处理和真空时效处理。
真空固溶处理：在1.75×10-3Pa真空度，以5℃/分钟加热至700℃保温90分钟后，再以5℃/分钟加热至850℃保温90分钟后，再次以5℃/分钟加热至1040℃保温180分钟，然后以4℃/分钟的冷却速度冷却至850℃，随后向炉内通入1.5Bar氮气进行冷却，冷却至50℃出炉；
真空调整处理：在1.99×10-3Pa真空度，以5℃/分钟加热至700℃保温90分钟后，再以5℃/分钟加热至860℃保温210分钟，然后向炉内通入2.5Bar氮气进行冷却，冷却至50℃出炉；
真空时效处理：在1.96×10-3Pa真空度，以5℃/分钟加热至603℃保温960分钟，随后向炉内通入1.5Bar氮气进行冷却，冷却至50℃出炉。
经过热处理后的力学性能：Rm：918Mpa；Rp0.2：785Mpa；A：20.5％；Z：71％；Akv：136-138-138J；HB：287。
经过热处理后的叶轮变形情况见图1和表1所示。
实施例3一种FV520B-S钢的真空热处理工艺
生产Φ600mmFV520B-S钢叶轮，叶轮置于真空炉中进行真空热处理工艺，包括真空固溶处理、真空调整处理和真空时效处理。
真空固溶处理：在1.65×10-3Pa真空度，以5℃/分钟加热至700℃保温90分钟后，再以5℃/分钟加热至850℃保温90分钟后，再次以5℃/分钟加热至1050℃保温180分钟，后以5℃/分钟的冷却速度冷却至850℃，随后1.5Bar冷却至50℃出炉；
真空调整处理：在1.86×10-3Pa真空度，以5℃/分钟加热至700℃保温90分钟后，再以5℃/分钟加热至860℃保温210分钟，然后2.5Bar冷却至50℃出炉；
真空时效处理：在1.83×10-3Pa真空度，以5℃/分钟加热至606℃保温960分钟，然后1.5Bar冷却至50℃出炉。
经过热处理后的力学性能：Rm：931Mpa；Rp0.2：755Mpa；A：20.5％；Z：68％；Akv：130-130-134J；HB：288。
经过热处理后的叶轮变形情况见图1和表1所示。
表1实施例1-3的真空热处理前后尺寸变形检测结果数据统计表
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实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，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种FV520B-S钢的真空热处理工艺，其特征在于：包括固溶处理、调整处理和时效处理；
固溶处理：在真空条件下，加热至700～720℃保温90～100分钟后，再加热至840～860℃保温90～100分钟后，再次加热至1030～1060℃保温150～240分钟，然后冷却至840～860℃，随后向炉内通入氮气冷却；
调整处理：在真空条件下，加热至700～720℃保温90～100分钟后，再加热至820～880℃保温180～270分钟，然后向炉内通入氮气冷却；
时效处理：在真空条件下，加热至600～620℃保温720～960分钟，然后向炉内通入氮气冷却。
2.如权利要求1所述的真空热处理工艺，其特征在于：所述的真空条件的真空度为1.33×10-2～1.33×10-3Pa。
3.如权利要求1所述的真空热处理工艺，其特征在于：所述固溶处理、调整处理和时效处理的升温速度为3～10℃/分钟。
4.如权利要求1所述的真空热处理工艺，其特征在于：所述固溶处理冷却至840～860℃的冷却速度为3～10℃/分钟。
5.如权利要求1所述的真空热处理工艺，其特征在于：所述固溶处理向炉内通入1.5Bar氮气冷却，冷却至50～60℃出炉。
6.如权利要求1所述的真空热处理工艺，其特征在于：所述调整处理向炉内通入2.5Bar氮气冷却，冷却至50～60℃出炉。
7.如权利要求1所述的真空热处理工艺，其特征在于：所述时效处理向炉内通入1.5Bar氮气冷却，冷却至50～60℃出炉。
8.权利要求1-7所述真空处理工艺用于FV520B-S钢离心压缩机叶轮。
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