CN111286588A - 消除大中型盘形锻件用23CrNiMoV钢混晶组织的方法 - Google Patents

消除大中型盘形锻件用23CrNiMoV钢混晶组织的方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于高性能盘形锻件制造技术领域，特别涉及消除大中型盘形锻件用23CrNiMoV钢混晶组织的方法，包括如下步骤：将经过墩粗、冲孔、碾环、热模锻等复杂锻造工艺制得的23CrNiMoV钢盘形锻件直接入炉在950℃±10℃保温1～2h，利用锻造余热进行正火加工，空冷至室温后锻件入炉升温至900℃～950℃保温1h，炉冷至600℃±10℃保温3h，随后将锻件空冷至室温，随后对锻件进行淬火+回火加工。本发明利用锻造余热正火+等温退火工艺使得盘形锻件获得由铁素体和渗碳体组成的平衡组织，有效切断大变形锻造过程产生的粗大奥氏体晶粒组织遗传过程，确保23CrNiMoV钢盘形锻件晶粒度达到8～9级，从而达到消除混晶，得到均匀晶粒组织的目的。

Description

消除大中型盘形锻件用23CrNiMoV钢混晶组织的方法
技术领域
本发明属于高性能盘形锻件制造技术领域，特别涉及消除大中型盘形锻件用23CrNiMoV钢混晶组织的方法。
背景技术
大型锻件用钢主要为中低碳CrNiMoV系钢，该类型钢的淬透性优异，具有高强度、高韧性、优异的抗应力腐蚀性能及抗疲劳性能，同时具有低成本、应用可靠等优点。但是，大锻件停锻温度较高，合金元素使得C曲线右移，锻件在空冷时在中温贝氏体区等温停留得到贝氏体+马氏体+少量残留奥氏体的整合组织，该类组织为非平衡组织。非平衡组织的合金钢在重新加热奥氏体化时，新形成相与母相之间存在一定的位向关系而导致新相长大到一定程度便恢复到母相的大小、形状和位向，产生组织遗传过程，使得锻件呈现混晶组织。
为了消除大中型复杂结构锻件的混晶组织，公开号为CN 107739788 B的专利文献公开了一种消除30CrNi3MoV合金钢混晶缺陷的热处理加工方法，该方法通过退火+正火+淬火+回火的工艺消除30CrNi3MoV合金钢锻件的混晶组织，但是该方法只适用于具有简单锻造结构的工件，对于经过墩粗、冲孔、碾压、模锻等复杂锻造工艺制得的大变形盘形锻件，很难利用简单的热处理工艺消除组织遗传产生的混晶现象。因此有必要提出一种能使得经过大变形的大中型盘形锻件获得均匀细小组织的技术方案。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供消除大中型盘形锻件用23CrNiMoV钢混晶组织的方法。本发明通过锻后余热正火+等温退火+淬火+回火的热处理加工工艺，使得大变形盘形锻件消除混晶组织，获得8-9级的均匀细晶组织。本发明还可实现自动化连续作业，提高热处理效率，减少生产成本。
本发明采用如下技术方案：消除大中型盘形锻件用23CrNiMoV钢混晶组织的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将23CrNiMoV钢经过墩粗、冲孔、碾环、模锻等锻造工艺制得的盘形锻件，终锻温度为950℃～1050℃；
(2)将所述锻件入炉950℃±10℃保温1～2h，利用锻造余热进行正火加工；
(3)将所述正火加工的工件进行等温退火加工，入炉加热至900℃～950℃保温1h，之后炉冷至600℃保温3h，随后空冷至室温；
(4)将所述等温退火加工的工件进行淬火加工，入炉加热至900℃±10℃保温1h，之后水冷至室温。
(5)将所述淬火加工的工件进行回火加工，入炉加热至620℃±10℃保温2h，之后空冷至室温。
优选地，所述盘形锻件的直径尺寸是Φ500～Φ1500mm，轴向厚度尺寸是30mm～100mm。
本发明所提供的消除大中型盘形锻件用23CrNiMoV钢混晶组织的方法，首先利用锻造余热进行正火处理，然后利用等温退火+淬火+回火工艺对锻件进行热处理加工，该工艺有效消除混晶组织，并确保锻件获得8～9级的均匀细晶组织。本发明原理：利用余热正火加工工艺消除锻造过程中大变形带来的组织应力和残余奥氏体，之后的等温退火工艺确保锻件获得由铁素体和渗碳体组成的平衡组织，该组织结构使得原始奥氏体取向关系遭到破坏，淬火加热温度超过Ac3温度时奥氏体发生重结晶使得晶粒细化均匀，组织遗传现象消失。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：(1)本发明利用锻造余热对锻件进行正火加工，显著提升生产效率及成本；(2)借助锻造余热正火与等温退火加工工艺，实现消除锻件残余奥氏体并确保获得平衡组织的双重效应，达到消除混晶组织并细化晶粒的双重效果。本发明公开的加工方法，能够显著改善大中型盘形锻件的内部组织，消除内部混晶缺陷并获得均匀细晶组织，显著提升锻件综合力学性能。
附图说明
图1是本发明的实施例1获得锻件100倍下晶粒组织。
具体实施方式
以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。以下实施例所采用的23CrMoNiV合金钢成分如表1所示，锻造工艺：将23CrMoNiV合金钢棒料毛坯使用中频感应加热至1150℃～1200℃，利用墩粗、冲孔、碾压、热模锻等锻造工艺获得盘形锻件，终锻温度为1000℃，盘形锻件尺寸为：直径800mm，厚度50mm，
表1 锻造用23CrMoNiV合金钢主要化学成分
Figure BSA0000192953960000021
实施例1
本实施例的加工步骤如下：
1.将锻造获得的盘形锻件直接入炉950℃保温1h，空冷至室温；
2.将上述锻造余热正火处理锻件入炉900℃保温1h，之后炉冷至600℃保温3h，随后空冷至室温；
3.将上述等温退火处理锻件入炉900℃保温1h，水冷至室温；
4.将上述淬火处理锻件入炉620℃保温2h，空冷至室温。
实施例2
本实施例的加工步骤如下：
1.将锻造获得的盘形锻件直接入炉950℃保温1.5h，空冷至室温；
2.将上述锻造余热正火处理锻件入炉920℃保温1h，之后炉冷至600℃保温3h，随后空冷至室温；
3.将上述等温退火处理锻件入炉900℃保温1h，水冷至室温；
4.将上述淬火处理锻件入炉620℃保温2h，空冷至室温；
实施例3
本实施例的加工步骤如下：
1.将锻造获得的盘形锻件直接入炉950℃保温1h，空冷至室温；
2.将上述锻造余热正火处理锻件入炉920℃保温1h，之后炉冷至600℃保温3h，随后空冷至室温；
3.将上述等温退火处理锻件入炉900℃保温1h，水冷至室温；
4.将上述淬火处理锻件入炉620℃保温2h，空冷至室温；
实施例4
本实施例的加工步骤如下：
1.将锻造获得的盘形锻件直接入炉950℃保温2h，空冷至室温；
2.将上述锻造余热正火处理锻件入炉950℃保温1h，之后炉冷至600℃保温3h，随后空冷至室温；
3.将上述等温退火处理锻件入炉900℃保温1h，水冷至室温；
4.将上述淬火处理锻件入炉620℃保温2h，空冷至室温；
根据国标GB/T 6394-2017金属平均晶粒度测定方法对淬火后试样进行晶粒度检测，测试结果如表2所示。
表2 各实施例获得锻件的晶粒度
Figure BSA0000192953960000031
图1为案例1获得锻件的晶粒度照片，结合表2可知本发明公开的技术方法不仅能够消除大中型盘形锻件的混晶组织，同时能够细化锻件晶粒，确保锻件具有均匀细小的晶粒组织。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.消除大中型盘形锻件用23CrNiMoV钢混晶组织的方法，其特征在于本方法具体步骤如下：
(1)将23CrNiMoV钢经过墩粗、冲孔、碾环、模锻等锻造工艺制得的盘形锻件，终锻温度为950℃～1050℃；
(2)将所述锻件入炉950℃±10℃保温1～2h，利用锻造余热进行正火；
(3)将所述正火处理的工件进行等温退火处理，入炉加热至900℃～950℃保温1h，之后炉冷至600℃保温3h，随后空冷至室温；
(4)将所述等温退火处理的工件进行淬火处理，入炉加热至900℃±10℃保温1h，之后水冷至室温；
(5)将所述淬火处理的工件进行回火处理，入炉加热至620℃±10℃保温2h，之后空冷至室温。
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