CN107747027A - 高电阻率、高磁导率1Cr12Mo马氏体不锈钢转轴锻件制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及冶金类领域,特别涉及一种磁导率优良,涡流损失少的1Cr12Mo马氏体不锈钢转轴锻件的制造方法,包括:EF熔炼,在EF熔炼过程中加入复合脱氧剂与钢水中的氧化物、硫化物形成钢渣,该复合脱氧剂包括重量百分比为20~22%的Mn、10~12%的Si、5~7%的Al、4.5~5.5%的Ca,其余为Fe,多次扒渣,净化钢水,VOD真空冶炼,获得O≤20ppm,H≤1.6ppm的钢锭,锻造,以520℃‑850℃‑1180℃‑1200℃阶梯式加热,强压快锻,锻造比≥5,锻透,获得优质锻件,锻件热处理,经过高温淬火,二次低温回火,获得所述的1Cr12Mo马氏体不锈钢转轴锻件。本发明通过独特的工艺方法锻造的锻件,无论是在常温还是高温下都具有优异的力学、物理性能。
Description
[技术领域]
本发明涉及冶金类领域,特别涉及一种磁导率优良,涡流损失少的1Cr12Mo马氏体不锈钢转轴锻件的制造方法。
[背景技术]
高电阻率、高磁导率1Cr12Mo马氏体不锈钢的生产均无国际和国内标准。这一特殊性能,其目的是为了满足锻件的导磁优良,涡流损失少。既要考核力学性能,又考核物理技能。力学性能既考核常温又考核350℃高温力学性能,物理性能既考核电阻率又考核磁导率(磁化曲线)。这是近世纪刚问世的新材料提出的新要求,其次也考核非金属夹杂物,晶粒度等要求。因磁力线能渗透非金属夹杂物、渗透钢中气体,所以对非金属夹杂物、气体严格要求。制造极其困难,必须从冶炼、锻造、热处理全方位采取有效措施才能获得成功。
[发明内容]
本发明的目的在于提供一种能够制造高电阻率、高磁导率1Cr12Mo马氏体不锈钢转轴锻件的方法,该方法具有如下步骤:
a).EF电弧炉+VOD真空精炼炉二次熔炼1Cr12Mo钢锭,在EF熔炼过程中加入复合脱氧剂与钢水中的氧化物、硫化物形成钢渣,该复合脱氧剂包括重量百分比为20~22%的Mn、10~12%的Si、5~7%的Al、4.5~5.5%的Ca,其余为Fe,VOD真空冶炼,获得O≤20ppm,H≤1.6ppm的钢锭,熔炼中各元素的重量百分比分别为:C:0.06~0.13%,Si:≤0.5%,Mn:≤0.8%,P≤0.035%,Ni≤0.5%,Cr:11.5~13%,Mo:0.2~0.60%,Co:≤0.05%,Sn≤0.05%,Al:≤0.05%,其余为Fe;
b).1Cr12Mo钢锭的加热,采用阶梯式加热,步骤包括:以≥50℃/h的升温速率升至520℃±10℃,保温1~1.5小时,以≥80℃/h的升温速率升至820℃±10℃,保温1.5~2小时,以≥100℃/h的升温速率升至1180~1250℃,保温0.5~1小时,
c).锻造的始锻温度为1180~1200℃,终锻温度≥850℃,二镦二拔,锻造比≥5,锻透,获得细晶粒,控制铁素体形态,α相10-15%,
d).锻后扩氢退火,温度为320~350℃,获得二次贝氏体转变,再进退火炉,680℃保温24小时,出炉空冷以防止产生白点,获得优质锻件,
e).第一次粗加工;
f).初探伤;
g).性能热处理,包括高温淬火和二次低温回火,所述的淬火步骤包括以80℃/h升温至950~1000℃,保温1~1.5小时油冷至室温,放置12-24小时,所述的二次低温回火步骤包括以80℃/h,升温至720℃±10℃,保温3-4小时油冷至室温,满足力学性能要求后再以80℃/h升温至680℃保温8小时后油冷至室温;
h).理化性能检测;
i).第二次粗加工;
j).终探伤;
k).外观尺寸检测;
l).成品。.
该锻造方法还具有如下优化方案:
EF熔炼采用的合金原料包括经过预处理的微碳铬铁、金属锰、金属钼丝以及原生态废钢。
熔炼中各元素的优选的重量百分比分别为:C:0.08~0.12%,Si:≤0.27%,Mn:≤0.5%,P≤0.015%,Ni≤0.45%,Cr:11.5~13%,Mo:0.2~0.60%,Co:≤0.05%,Sn≤0.05%,Al:≤0.05%,其余为Fe。
本发明通过独特的工艺方法锻造的锻件,无论是在常温还是高温下都具有优异的力学、物理性能,生产的1Cr12Mo具有高电阻率和高磁导率。解决了现有技术中的技术难题。
[附图说明]
图1为钢锭加热温度曲线图;
图2为第一次粗加工转轴锻件的示意图;
图3为检测取样位置示意图;
图4为第二次粗加工转轴锻件示意图。
[具体实施方式]
以下,结合实施例对于本发明做进一步说,实施例和附图仅用于解释说明而不用于限定本发明的保护范围。
超纯净化熔炼
选用优质合金原材料,微碳铬铁、金属锰、金属钼丝,以及原生态废钢(原生态:是直接从钢厂进块料废钢,如钢棒头子、钢板边角料,无铁锈,无泥沙、无油腻、无污染洁净废钢)。
合金铁、废钢用5%稀硫酸清洗,然后再用清水洗掉酸渍,同时进行烘干才能进炉熔炼。
清洗炉膛和钢包,方法是在熔炼本钢种前,先熔炼2~3炉35CrMo或42CrMo钢,这样经过2~3炉类似钢种冶炼将炉膛壁、钢包壁上的残余钢水带走,也就江W、Ti、Al残余元素清除干净。
采用国内最先进的EF电弧炉+VOD真空精炼炉。在EF熔炼过程中加入自制、独特的、针对1Cr12Mo涉及的复合脱氧剂Si-Mn-Al-Ca:Mn20~22%、Si10~12%、Al5~7%、Ca4.5~5.5%,其余为Fe。在EF熔炼过程中加入炉内,使其与钢水中氧化物、硫化物经化合作用形成钢渣,浮在钢液表面,在氧化期,硫化物经化合作用形成钢渣,浮在钢液表面,在氧化期后期第一次扒渣,还原其扒第二次渣,出钢前扒第三次渣,做到净化钢水。通过以上一系列措施达到超纯净化熔炼。
电弧熔炼后,钢水倒入VOD真空精炼炉精炼,真空脱气,使(O)≤20ppm,(H)≤1.6ppm。
化学成分优化组合:要保证力学性能、高温性能,强化元素C、Mn、Mo取上限,塑性、韧性元素取中上限,S、P要尽量低,S≤0.015%、P≤0.015%。又要保证高磁导率、高电阻率,马氏体不锈钢中带有一定量的的铁元素,α相10~15%,这需要通过计算出α相比例,其优化组合的化学成分见表1。
表1:1Cr12Mo化学成分优化组合(Wt%)
钢锭模内腔要打磨光洁,并预热≥120℃热态浇注,并加盖发热冒口,补缩充分。80℃左右脱模,获得优良钢锭。
在本实施例中,采用的钢锭为3t重,其利用率在75%左右。
强压快锻,锻造比≥5,锻透。
钢锭打磨修正,去除缺陷。充分切除头、尾,5~6%。
钢锭的加热如图1所示,为阶梯形加热。加热温度≤50℃/h,升至520℃±10℃,保温1~1.5小时,升温80℃/h,升至820℃±10℃,保温1.5~2小时,再升温100℃/h升至1180~1250℃,保温0.5~1小时,始锻1180~1200℃,终锻温度≥850℃,二镦二拔,做足锻造比≥5,锻透,获得细晶粒,并控制铁素体形态,α相10~15%。
锻后扩氢退火,320~350℃,获得二次贝氏体转变,再进退火炉,750℃保温24小时,出炉空冷以防止产生白点,获得优良锻件。
第一次粗加工:加工至图2尺寸,单边留5~6mm余量,重量约2135kg左右,防止热处理变形。经超声波探伤,探伤标准HPCJP-001,锐角倒钝,合格后进行热处理。
初探伤,通过探伤机探伤,
性能热处理:
1Cr12Mo需进行高温淬火,二次回火。
淬火温度80℃/h,950~1000℃保温1~1.5小时油冷至室温。淬火后需放置24小时观察,去除缺害,无裂纹即进行回火。回火:80℃/h升至720℃±10℃,保温3~4小时后油冷至室温,先满足力学性能要求,放置24小时,再进行第二次回火,80℃/h升温至680±10℃,保温8小时后油冷至室温,满足电磁性能要求,若个别磁导率未达标,再降低20~30℃第三次回火。确保磁导率合格,最终是板条马氏体+铁素体10%左右。
理化性能检测:
力学性能
表2力学性能实测
非金属夹杂物按GB/T10561中ASTM标准评级图粗、细系评定,A、B、C、D分别≤1.5级,综合4.5级。实测总和3.5级。
晶粒度≥5级,实测6.5级。
磁化曲线,采样位置参见图3,
表3 1Cr12Mo磁化曲线
第二次粗加工,加工尺寸参见图4,
然后再经过终探伤,外观尺寸检测,最终获得成品。
Claims (4)
1.一种1Cr12Mo马氏体不锈钢转轴锻件的锻造方法,其特征在于包括以下步骤:
a).EF电弧炉+VOD真空精炼炉二次熔炼1Cr12Mo钢锭,在EF熔炼过程中加入复合脱氧剂与钢水中的氧化物、硫化物形成钢渣,该复合脱氧剂包括重量百分比为20~22%的Mn、10~12%的Si、5~7%的Al、4.5~5.5%的Ca,其余为Fe,VOD真空冶炼,获得O≤20ppm,H≤1.6ppm的钢锭,熔炼中各元素的重量百分比分别为:C:0.06~0.13%,Si:≤0.5%,Mn:≤0.8%,P≤0.035%,Ni≤0.5%,Cr:11.5~13%,Mo:0.2~0.60%,Co:≤0.05%,Sn≤0.05%,Al:≤0.05%,其余为Fe;
b).1Cr12Mo钢锭的加热,采用阶梯式加热,步骤包括:以≥50℃/h的升温速率升至520℃±10℃,保温1~1.5小时,以≥80℃/h的升温速率升至820℃±10℃,保温1.5~2小时,以≥100℃/h的升温速率升至1180~1250℃,保温0.5~1小时,
c).钢锭的锻造变形,锻造的始锻温度为1180~1200℃,终锻温度≥850℃,二镦二拔,锻造比≥5,锻透,获得细晶粒,控制铁素体形态,α相10-15%,
d).锻后扩氢退火,温度为320~350℃,获得二次贝氏体转变,再进退火炉,680℃保温24小时,出炉空冷以防止产生白点,获得锻件,
e).第一次粗加工;
f).初探伤;
g).性能热处理,包括高温淬火和二次低温回火,所述的淬火步骤包括以80℃/h升温至950~1000℃,保温1~1.5小时油冷至室温,放置12-24小时,所述的二次低温回火步骤包括以80℃/h,升温至720℃±10℃,保温3-4小时油冷至室温,满足力学性能要求后再以80℃/h升温至680℃保温8小时后油冷至室温;
h).理化性能检测;
i).第二次粗加工,将上述检测后的锻件加工至要求的第二粗尺寸;
j).终探伤;
k).外观尺寸检测;
l).成品。.
2.如权利要求1所述的马氏体不锈钢转轴锻件的制造方法,其特征在于EF熔炼采用的合金原料包括经过预处理的微碳铬铁、金属锰、金属钼丝以及原生态废钢。
3.如权利要求1所述的马氏体不锈钢转轴锻件的制造方法,其特征在于熔炼中各元素的重量百分比分别为:C:0.08~0.12%,Si:≤0.27%,Mn:≤0.5%,P≤0.015%,Ni≤0.45%,Cr:11.5~13%,Mo:0.2~0.6%,Co:≤0.05%,Sn≤0.05%,Al:≤0.05%,其余为Fe。
4.如权利要求1所述的马氏体不锈钢转轴锻件的制造方法,其特征在于所述的锻造变形依次包括以下步骤:配料加热、镦粗、拔长、镦粗、拔长、分料、拔长成型、炉冷。
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