CN108385011A - 核电用1Cr15Ni36W3Ti合金棒材热处理方法的优化 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种核电用1Cr15Ni36W3Ti合金棒材热处理方法的优化，目的是通过优化合金成品热处理方法，进一步提高该合金在室温及高温下的强度值。技术方案是采取直接时效热处理工艺，在700℃±10℃范围内保温50h后空冷。优化后热处理工艺的合金中的γ′含量明显增加，且晶粒细小均匀，可显著提高合金温及高温下强度，同时并且没有降低合金的塑性，提高了1Cr15Ni36W3Ti合金力学性能的裕度，进一步保证合金在服役过程中的稳定性。本发明的优点在于：明显提高了该合金的室温及高温的拉伸强度，同时并没有明显降低产品的拉伸塑性。
Description
技术领域
本发明属于金属材料制造领域，具体涉及核电用1Cr15Ni36W3Ti合金锻材、轧制棒材制造方法。
背景技术
本合金属于铁镍基热强型合金，原俄罗斯牌号为З612、ХН35ВТ。该合金为单项奥氏体组织，通过铬、钨元素进行为固溶强化，合金中较高含量的锰起到抗氧化作用，适当含量的钛元素有利于γ′相的形成，有利于提高合金的室温及高温强度。由于该合金具有良好的热强性，650℃温度下的持久性能可达5万小时～10万小时，主要用于燃气轮机叶片、圆盘、转子及连接件。此外，由于其良好的高温稳定性，可用于制造第四代核电中的紧固件、连接件等器件。合金生产的主要难点：1Cr15Ni36W3Ti合金已在俄罗斯作为核电材料生产，但由于技术保密，无法获得有相关的技术材料。因此，该合金作为核电材料首次在国内生产，没有可以借鉴的生产工艺及参考文献。
发明内容
本发明公开核电用1Cr15Ni36W3Ti合金锻材、轧制棒材制造方法，目的是通过采取非真空感应+电渣重熔冶炼工艺，控制锻造及轧制的加热温度及变形量，提高合金的室温及高温强度。
本发明采取以下技术方案：
1、工艺路线：
1)非真空感应炉冶炼→电渣重熔冶炼→3150t快锻机开坯→1800t 精锻机锻制棒材→成品热处理→精整→探伤→表面检验→包装；
2)非真空感应炉冶炼→电渣重熔冶炼→3150t快锻机开坯→1800t 精锻机开坯→坯料精整→轧制棒材→成品热处理→精整→探伤→表面检验→包装
2、具体工艺措施：
1)冶炼
合金采用非真空感应+电渣重熔炼工艺生产，电渣锭尺寸为成品化学成分符合表1规定。
表1
2)3150t快锻开坯
锻造开坯尺寸为锻制棒材的210mm八角坯，锻造开坯过程中要求加热温度为1020℃～1060℃，单锤压下控制在60mm～80mm，加工比达到 3～5，锻造终锻温度为800℃～820℃。
3)1800t精锻开坯/成材
开坯及成材过程要求加热温度为1010℃～1030℃，总变形量为30％～ 50％，锻造终锻温度为830℃～850℃。
4)坯料精整
对棒坯进行表面精整处理,表面进行全表面磨光，确保棒坯表面质量满足后续轧制要求。
5)轧制
棒材轧制加热温度为1020℃～1040℃，加热过程中保证坯料温度均匀，终轧温度为850℃～880℃。
6)成品热处理
成品热处理制度为：固溶温度控制在1080℃～1100℃，保温时间为 30分钟后水冷；时效温度控制在690℃～710℃，保温时间50h后空冷。
本发明创新点：
1)采用非真空感应+电渣的冶炼方法，通过合金中碳化物的弥散强化提高合金在室温及高温下的强度。
2)锻造开坯、锻造成材及轧制加热温度分别控制在1020℃～1060℃、 1010℃～1030℃及1020℃～1040℃范围内，可获得较为细小的晶粒；终锻、锻造成材终锻及终轧温度分别控制在800℃～820℃、830℃～850℃及 850℃～880℃范围内，可使晶粒发生再结晶，保证合金具有良好的遗传性。
3)快锻机开坯过程的单锤压下量控制为60mm～80mm，加工比达到 3～5，精锻总变形量控制为30％～50％。合理的加工比及变形量有利于均匀合金内部组织，有效避免粗晶及混晶现象，有利于提高合金组织性能的均匀一致性。
本发明的有益效果：填补了国内的1Cr15Ni36W3Ti合金的生产工艺空白，提高1Cr15Ni36W3Ti合金的室温及高温性能，且成功应用于国内核电设备的制造。
具体实施方式
下面通过实施例详述本发明。
实施例1
轧制棒材成品规格：φ50mm
合金经非真空感应炉+电渣重熔冶炼成锭，化学成分见表2。
表2
钢锭经3150t快锻机开坯至210mm八角坯，开坯第一火加热温度为 1060℃，第二火加热温度为1020℃，开坯单锤压下60mm，加工比为3，快锻终锻温度为800℃；1800t精锻开坯加热温度为1020℃，总变形量为 30％，表面良好，精锻终锻温度为850℃。
棒坯经磨光后保证表面无缺陷，供轧钢进行轧制。轧制第一火加热温度为1040℃，第二火加热温度为1020℃，加热过程中坯料温度均匀，终轧温度为850℃～880℃。
轧制后棒材进行成品热处理，在1090℃保温30min后水冷，时效温度 700℃保温时间50h后空冷。
棒材成品热处理后精整、探伤、经表面检验合格后包装。
棒材成品室温力学性能检验结果见表3。
表3
棒材成品高温力学性能检验结果见表4。
表4
实施例2
锻制棒材成品规格：φ140mm
合金经非真空感应炉+电渣重熔冶炼成锭，化学成分见表5，
表5
钢锭经3150t快锻机开坯至210mm八角坯，开坯第一火加热温度为 1060℃，第二火加热温度为1020℃，开坯单锤压下80mm，加工比为5，快锻终锻温度为820℃；1800t精锻开坯加热温度为1030℃，总变形量为 50％，表面良好，精锻终锻温度为830℃。
锻制后棒材进行成品热处理，在1090℃保温3030min后水冷，时效温度700℃保温时间50h后空冷。
棒材成品热处理后精整、探伤、经表面检验合格后包装。
棒材成品室温力学性能检验结果见表6。
表6
棒材成品高温力学性能检验结果见表7。
表7
以上两组工艺生产的合金锻、轧棒材，表面良好，无裂纹，各项性能指标均合格，且有一定裕度。表7伸长率及面缩率在标准中为参考值。
Claims (1)
1.一种核电用1Cr15Ni36W3Ti合金棒材热处理方法的优化，其特征在于：成品热处理，在700℃±10℃范围内保温50h后空冷。
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|---|---|---|---|
| CN201810315846.2A CN108385011A (zh) | 2018-04-10 | 2018-04-10 | 核电用1Cr15Ni36W3Ti合金棒材热处理方法的优化 |
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| CN201810315846.2A CN108385011A (zh) | 2018-04-10 | 2018-04-10 | 核电用1Cr15Ni36W3Ti合金棒材热处理方法的优化 |
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| CN201810315846.2A Pending CN108385011A (zh) | 2018-04-10 | 2018-04-10 | 核电用1Cr15Ni36W3Ti合金棒材热处理方法的优化 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112553518A (zh) * | 2020-11-02 | 2021-03-26 | 抚顺特殊钢股份有限公司 | 一种核电蒸发器用铁镍铬基耐蚀合金热轧棒材的制造方法 |
| CN113817944A (zh) * | 2021-09-13 | 2021-12-21 | 安泰天龙(北京)钨钼科技有限公司 | 一种高性能钨合金棒材及其制备方法 |
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2018
- 2018-04-10 CN CN201810315846.2A patent/CN108385011A/zh active Pending
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 《机械工程材料性能数据手册》编委会: "《机械工程材料性能数据手册》", 30 April 1995, 机械工业出版社 * |
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