CN110396575A - 石化装备用马氏体不锈钢主轴的热处理工艺 - Google Patents

石化装备用马氏体不锈钢主轴的热处理工艺 Download PDF

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高英丽
高全德
雷冲
王学玺
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Abstract

本发明涉及一种能承受较大冲击和应变载荷的石化装备用马氏体不锈钢主轴的热处理工艺，包括锻后退火+淬火+一次回火+二次回火工艺，对锻后热处理及淬火冷却过程进行控制，钢种裂纹敏感性高，锻后采用缓冷，锻后入退火炉温度＞700℃，在700℃～750℃进行待料，加热升温到850‑870℃保温后随炉降温到120℃出炉空冷，避免因发生马氏体转变，应力过大造成主轴开裂；通过退火细化晶粒、改善内部组织和消除锻造应力，为热处理做组织准备，淬火介质选用水基淬火液，冷却方式采用空冷‑水基淬火液冷‑空冷‑水基淬火液冷‑空冷‑水基淬火液冷，获得较高硬度及回火索氏体+颗粒状碳化物+铁素体的组织，利用本发明生产DIN1.4122钢锻件表面硬度HB240～260，抗拉强度830～880Mpa，室温U型冲击功平均大于20J。

Description

石化装备用马氏体不锈钢主轴的热处理工艺
技术领域
本发明属于石化装备生产技术领域，具体涉及一种能够承受较大的冲击和应变载荷的石化装备用马氏体不锈钢主轴的热处理工艺。
背景技术
酯化反应器是化工原料发生酯化反应的装备，主轴为其核心部件之一，主轴在使用过程中承受较大的冲击和应变载荷，由于在多种应力作用下，其受力比较复杂，要求具有较高的综合力学性能的材料，尤其是主轴材料选用德标的DIN1.4122马氏体不锈钢主轴材料时，需要发明经过合适的热处理设计，才能满足了主轴的设计及使用要求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足提供一种采用锻后退火+淬火+一次回火+二次回火工艺来满足了设计及使用要求的石化装备用马氏体不锈钢主轴的热处理工艺。
本发明的目的是这样实现的：
一种石化装备用马氏体不锈钢主轴的热处理工艺，包括如下步骤：
步骤1）、锻后退火：锻后采用缓冷，要求主轴锻件锻后入退火炉温度为其表面件温＞700℃的温度下送入退火炉，并在700℃～750℃进行待料保温，然后以≤60℃/h的速度加热至850℃～870℃保温，保温结束后以15℃/h降温至120℃后，出炉空冷；
步骤2）、淬火：将执行完步骤1）的主轴锻件进行粗加工，然后入淬火炉，加热到淬火温度1000℃～1050℃保温，保温结束后出炉淬火，淬火介质为水基淬火液；
步骤3）、第一次回火：将结束步骤2）的主轴锻件装入650℃～700℃的回火炉内进行第一次回火，保温后空冷；
步骤4）、第二次回火：将结束步骤3）的主轴锻件装入620℃～670℃的回火炉内进行第二次回火，保温后空冷。
在步骤2）中，在淬火前还需要对主轴锻件保持入炉温度≤500℃，在480℃～520℃下保温3h；然后升温到780℃～820℃再保温1～2h；随后升温到淬火温度1000℃～1050℃保温9h，保温结束后再出炉淬火。
在步骤2）中，为得到表面硬度与力学性能的搭配，淬火后冷却方式采用空冷-水基淬火液冷-空冷-水基淬火液冷-空冷-水基淬火液冷的冷却方式，具体淬火冷却方式包含如下步骤：a、空冷：1.5～2.5min/100mm；b、水基淬火液冷：1.5～2.5min/100mm，其中初始水基淬火液液温≤30℃，水基淬火液重量百分比浓度9～11%；c、空冷2～3min;d、水基淬火液冷：9～12min/100mm；d、空冷2～3min;e、水基淬火液冷：5～7min/100mm。
本发明的有益效果如下：
本发明提供一种石化装备用马氏体不锈钢主轴的热处理，在保证主轴不发生开裂的情况下，获得力学性能和表面硬度的合理搭配，达到主轴设计与使用要求。本发明涉及的马氏体不锈钢主轴选用德标的DIN1.4122材料，经过合适的热处理设计，满足了主轴的设计及使用要求。
本发明的生产工艺路线设计为：锻后退火→淬火+一次回火+二次回火；技术方案的实施主要在于对锻后热处理及调质过程进行控制。锻后热处理的设计：因此钢种裂纹敏感性高，锻后采用缓冷，要求锻后入退火炉温度＞700℃，并在700℃～750℃进行待料，避免因发生马氏体转变，应力过大造成主轴开裂；通过退火细化晶粒、改善内部组织和消除锻造应力的目的。淬火冷却设计：淬火介质选用水基淬火液，冷却方式采用空冷-水基淬火液冷-空冷-水基淬火液冷-空冷-水基淬火液冷的冷却方式。利用本发明工艺生产的DIN1.4122钢锻件表面硬度HB240～260，抗拉强度830～880Mpa，室温U型冲击功平均大于20J。
附图说明
图1为本发明的锻后退火工艺。
图2为本发明的最终热处理工艺。
具体实施方式
实施例1：选用主轴锻件材料为DIN1.4122，C=0.33～0.43%，Si≤1.0%，Mn≤1.0%，Cr=15.5～17.5%，Ni≤1.0%，Mo=0.90～1.30%，S≤0.015%，P≤0.040%。规格为φ360的锻件。
热处理包括如下工序：
步骤1）、锻后退火：此钢种裂纹敏感性高，为确保主轴不发生开裂，锻后采用缓冷，并及时进行退火，要求主轴锻件锻后入退火炉温度＞700℃，并在700℃～750℃进行待料保温，避免因发生组织转变，应力过大造成主轴开裂；然后以≤60℃/h加热至850℃～870℃保温18h，保温结束后以15℃/h降温至120℃后，出炉空冷。通过退火细化晶粒、改善内部组织和消除锻造应力的目的，为淬火做组织准备。
步骤2）、退火后采用淬火+一次回火+二次回火工艺，入炉温度≤500℃，在480℃～520℃保温3h；然后升温到780℃～820℃保温2h；随后升温到淬火温度1025℃保温9h，保温结束后出炉淬火，淬火介质为水基淬火液。
在步骤2）中，在淬火前还需要对主轴锻件保持入炉温度≤500℃，在480℃～520℃下保温3h；然后升温到780℃～820℃再保温2h；随后升温到淬火温度1000℃～1050℃保温9h，保温结束后再出炉淬火。
在步骤2）中，为得到表面硬度与力学性能的搭配，淬火后冷却方式采用空冷-水基淬火液冷却-空冷-水基淬火液冷却-空冷-水基淬火液冷却的冷却方式，具体淬火冷却方式包含如下步骤a、空冷：7min；b、水基淬火液冷却：6min，其中初始水基淬火液液温≤30℃，水基淬火液重量百分比浓度9～11%；c、空冷150min;d、水基淬火液冷却：37min；d、空冷150min;e、水基淬火液冷却：20min。
步骤3）、淬火后入回火炉进行两次回火，第一次回火：将结束淬火的主轴锻件装入680℃的回火炉内进行一次回火，保温18h，然后空冷到室温；
步骤4）、第二次回火：将结束第一次回火的主轴锻件装入650℃炉内进行第二次回火，保温18h，然后空冷到室温。
进行马氏体转变及残余奥氏体的分解，获得细小均匀的回火索氏体+颗粒状碳化物+铁素体组织，力学性能满足使用要求。利用本发明工艺生产的DIN1.4122钢锻件表面硬度HB240～260，抗拉强度830～880Mpa，室温U型冲击功平均大于20J。

Claims (6)

1.一种石化装备用马氏体不锈钢主轴的热处理工艺，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1）、锻后退火：锻后采用缓冷，要求主轴锻件锻后入退火炉温度为其表面件温＞700℃的温度下送入退火炉，并在700℃～750℃进行待料保温，然后以≤60℃/h的速度加热至850℃～870℃保温，保温结束后以15℃/h降温至120℃后，出炉空冷；
步骤2）、淬火：将执行完步骤1）的主轴锻件进行粗加工，然后入淬火炉，加热到淬火温度1000℃～1050℃保温，保温结束后出炉淬火，淬火介质为水基淬火液；
步骤3）、第一次回火：将结束步骤2）的主轴锻件装入650℃～700℃的回火炉内进行第一次回火，保温后空冷；
步骤4）、第二次回火：将结束步骤3）的主轴锻件装入620℃～670℃的回火炉内进行第二次回火，保温后空冷。
2.如权利要求1所述的一种石化装备用马氏体不锈钢主轴的热处理工艺，其特征在于：在步骤2）中，在淬火前还需要对主轴锻件保持入炉温度≤500℃，在480℃～520℃下保温2～3h；然后升温到780℃～820℃再保温1～2h；随后升温到淬火温度1000℃～1050℃保温2～3h/100mm，保温结束后再出炉淬火。
3.如权利要求1所述的一种石化装备用马氏体不锈钢主轴的热处理工艺，其特征在于：在步骤2）中，为得到表面硬度与力学性能的搭配，淬火后冷却方式采用空冷-水基淬火液冷却-空冷-水基淬火液冷却-空冷-水基淬火液冷却的冷却方式，具体淬火冷却方式包含如下步骤：a、空冷：1.5～2.5min/100mm；b、水基淬火液冷却：1.5～2.5min/100mm，其中初始水基淬火液液温≤30℃，水基淬火液重量百分比浓度9～11%；c、空冷2～3min;d、水基淬火液冷却：9～12min/100mm；d、空冷2～3min;e、水基淬火液冷却：5～7min/100mm。
4. 如权利要求1所述的一种石化装备用马氏体不锈钢主轴的热处理工艺，其特征在于：在步骤2）中的淬火保温时间是2～3 h /100mm。
5.如权利要求1所述的一种石化装备用马氏体不锈钢主轴的热处理工艺，其特征在于：在第一次回火中的保温时间是4～6 h /100mm。
6.如权利要求1所述的一种石化装备用马氏体不锈钢主轴的热处理工艺，其特征在于：在第二次回火中的保温时间是4～6 h /100mm。
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