CN107641694A - 焊接后的316奥氏体不锈钢工件热处理工艺 - Google Patents

焊接后的316奥氏体不锈钢工件热处理工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种焊接后的316奥氏体不锈钢工件热处理工艺，包括：电阻炉，电阻炉内能充惰性气体，按如下步骤：步骤1，加热电阻炉温度至接近且不超过250℃；步骤2，将焊接后的工件放在电阻炉内，底部用防火砖支撑；步骤3，电阻炉以100‑120℃/h速度升温；步骤4，当多个热电偶从工件不同部位测得的温度均达到965℃时为保温起点，保温温度为965±10℃，保温时间为≥2h；步骤5，通过制冷机冷却，以100℃/h速度，将工件的温度从965℃降到200℃；步骤6,自然冷却，当工件降至100℃时，出电阻炉。本发明的有益效果是，能充分消除316奥氏体不锈钢工件焊接后的残余应力，保证奥氏体不锈钢焊缝具有足够的冲击韧性。

Description

焊接后的316奥氏体不锈钢工件热处理工艺
技术领域
本发明涉及一种热处理工艺，尤其是涉及一种焊接后的316奥氏体不锈钢工件热处理工艺，适用于高温焊接316奥氏体不锈钢零部件。
背景技术
某主轴服役温度高达350℃，极限温度可达500℃以上，且该部件长期进行高速旋转，对动平衡要求极高，因此对工件的尺寸稳定性提出很高的要求。由于工件会进行启停操作，因此对冲击韧性也有足够要求。造成工件尺寸变形的主要因素就是焊接残余应力，若焊接残余应力无法得到充分消除，工件不仅仅在机加工过程中会发生变形，在服役过程中也会慢慢发生变形，有可能导致主轴卡死，无法旋转。奥氏体不锈钢的σ相析出温度为650-950℃，在此温度下进行热处理时，焊缝中会大量析出σ相，导致冲击韧性恶化。在450℃-650℃进行热处理时，若保温时间太长，则会引起碳化物在晶间析出；但保温时间如果太短，又无法充分消除焊接残余应力。当热处理温度低于450℃时，对于消除焊接残余应力效果不明显，无法满足工件要求。
发明内容
本发明根据以上不足，提供了一种焊接后的316奥氏体不锈钢工件热处理工艺。
本发明的技术方案是：
一种焊接后的316奥氏体不锈钢工件热处理工艺，包括：电阻炉，电阻炉内能充惰性气体，其特征是，按如下步骤：
步骤1，加热电阻炉温度至接近且不超过250℃；
步骤2，将焊接后的工件放在电阻炉内，底部用防火砖支撑；
步骤3，电阻炉以100-120℃/h速度升温；
步骤4，当多个热电偶从工件不同部位测得的温度均达到965℃时为保温起点，保温温度为965±10℃，保温时间为≥2h；
步骤5，通过制冷机冷却，以100℃/h速度，将工件的温度从965℃降到200℃；
步骤6, 自然冷却，当工件降至100℃时，出电阻炉。
作为优选，所述制冷机包括风机、交换器、制冷器，交换器通过管路与制冷器连通，管路内流通冷却介质，风机能将交换器产生的冷空气送到所述电阻炉内，能对所述工件均匀降温。
进一步地，所述工件为长轴工件，其竖直悬挂在电阻炉内，底部用防火砖支撑。
作为优选，所述长轴工件每间隔3m设置一个热电偶，用于采集长轴工件的温度。
本发明的有益效果是，能充分消除316奥氏体不锈钢工件焊接后的残余应力，保证奥氏体不锈钢焊缝具有足够的冲击韧性。
具体实施方式
一种焊接后的316奥氏体不锈钢工件热处理工艺，包括：电阻炉，电阻炉内能充惰性气体，惰性气体为高纯氩气，纯度99.999%；热处理炉内全部充满氩气；电阻炉选用无罐式预抽真空、保护气氛井式电阻炉，电阻炉加热方式为多区段电阻带加热。热处理工艺按如下步骤：
步骤1，加热电阻炉温度至接近且不超过250℃，热处理参数通过计算机设定自动控制；
步骤2，将焊接后的工件放在电阻炉内，底部用防火砖支撑；
步骤3，电阻炉以100-120℃/h速度升温，避免在650℃-950℃之间长时间停留；
步骤4，当多个热电偶从工件不同部位测得的温度均达到965℃时为保温起点，保温温度为965±10℃，保温时间为≥2h；
步骤5，通过制冷机冷却，以100℃/h速度，将工件的温度从965℃降到200℃；
步骤6, 自然冷却，当工件降至100℃时，出电阻炉。
制冷机包括风机、交换器、制冷器，交换器通过管路与制冷器连通，管路内流通冷却介质，风机能将交换器产生的冷空气送到所述电阻炉内，能对所述工件均匀降温。
工件为长轴工件，其竖直悬挂在电阻炉内，底部用防火砖支撑。
长轴工件每间隔3m设置一个热电偶，用于采集长轴工件的温度。
采用上述同样的工艺步骤，在不同热处理制度下进行对比试验。具体参数如表1所示。
表1不同热处理制度详细参数
实施例1 实施例2 对比例1 对比例2 对比例3
入炉温度 ≤250℃ ≤250℃ ≤250℃ ≤250℃ ≤250℃
升温速度 100-120℃/h 100-120℃/h ≤55℃/h ≤100℃/h 100-120℃/h
保温温度 965℃ 965℃ 400℃ 608℃ 930℃
降温速度 100℃/h 100℃/h ≤55℃/h ≤70℃/h 100℃/h
出炉温度 ≤100℃/h ≤100℃/h ≤100℃/h ≤100℃/h ≤100℃/h
对表1中不同热处理制度进行残余应力分析和力学性能试验，试验结果如表2所示。
表2不同热处理制度试验结果
残余应力 常温拉伸 高温拉伸 导向弯曲 常温冲击 晶间腐蚀
实施例1 小 合格 合格 合格 合格 合格
实施例2 小 合格 合格 合格 合格 合格
对比例1 最大 合格 合格 合格 合格 合格
对比例2 大 合格 合格 合格 合格 合格
对比例3 小 合格 合格 合格 不合格 合格
从表1和表2中试验结果可以看出，如果焊后热处理温度低于900℃，则工件残余应力较大，无法满足设计技术要求。当热处理温度为930℃时，焊缝冲击韧性不合格。当热处理温度提高到965℃，且降温速度达到100℃/h时，工件残余应力小，而且冲击韧性也能满足技术条件的要求。

Claims (4)

1.一种焊接后的316奥氏体不锈钢工件热处理工艺，包括：电阻炉，电阻炉内能充惰性气体，其特征是，按如下步骤：
步骤1，加热电阻炉温度至接近且不超过250℃；
步骤2，将焊接后的工件放在电阻炉内，底部用防火砖支撑；
步骤3，电阻炉以100-120℃/h速度升温；
步骤4，当多个热电偶从工件不同部位测得的温度均达到965℃时为保温起点，保温温度为965±10℃，保温时间为≥2h；
步骤5，通过制冷机冷却，以100℃/h速度，将工件的温度从965℃降到200℃；
步骤6, 自然冷却，当工件降至100℃时，出电阻炉。
2.如权利要求1所述的一种焊接后的316奥氏体不锈钢工件热处理工艺，其特征是，所述制冷机包括风机、交换器、制冷器，交换器通过管路与制冷器连通，管路内流通冷却介质，风机能将交换器产生的冷空气送到所述电阻炉内，能对所述工件均匀降温。
3.如权利要求1所述的一种焊接后的316奥氏体不锈钢工件热处理工艺，其特征是，所述工件为长轴工件，其竖直悬挂在电阻炉内，底部用防火砖支撑。
4.如权利要求3所述的一种焊接后的316奥氏体不锈钢工件热处理工艺，其特征是，所述长轴工件每间隔3m设置一个热电偶，用于采集长轴工件的温度。
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