CN112725700B - 金属件及其加工方法 - Google Patents

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Abstract

一种金属件的加工方法，包括步骤：冶炼浇铸获得钢锭，以质量分数计，钢锭包括：C:0‑0.1％，Si:0.65‑0.8％，Mn:0.5‑2％，Cr:16.0‑19.0％，Mo:2.0‑3.0％，Ni:10.0‑15.0％，P:0.02‑0.04％，S:0.017‑0.025％，N:0‑0.1％，其余为Fe和杂质。本发明提供的金属件的加工方法通过改善的退火处理，使初加工金属件内的二次相重新熔解，以有效减少或消除二次相，从而改善因二次相偏析而导致的金属件抛光面出现褶皱，使得本发明的金属件内部元素分布均匀。另外，本发明还提供一种由上述加工方法制备的金属件。

Description

金属件及其加工方法
技术领域
本发明涉及金属件及其加工方法。
背景技术
耐高温和耐腐蚀的钢铁合金中一般添加较多的Cr、Mo和C等元素，Cr可以明显提高钢的高温强度以及在高温使用时的抗氧化性和抗硫化性，而Mo促使钢铁合金的表面钝化，增强抗点蚀和缝隙腐蚀的能力。
但是，由于内外的传热效率差异，以质量分数计(下同)，Cr含量在17.0～19.0％，Mo含量在2.5～3.0％的钢铁合金凝固及在后续加工过程中，例如轧制，会发生严重的成分偏析并形成二次相，该二次相形成的区域附近的Cr含量达到20.75～25.75％，Mo含量达到4.17～8.98％，二次相的存在直接影响钢铁合金抛光后的外观，致使表面形成褶皱。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种金属件的加工方法，该方法可有效减少或消除二次相。
另外，还有必要提供一种由上述加工方法制备的金属件。
一种金属件的加工方法，包括步骤：冶炼浇铸获得钢锭，以质量分数计，所述钢锭包括：C:0-0.1％，Si:0.65-0.8％，Mn:0.5-2％，Cr:16.0-19.0％，Mo:2.0-3.0％，Ni:10.0-15.0％，P:0.02-0.04％，S:0.017-0.025％，N:0-0.1％，其余为Fe和杂质。
轧制所述钢锭以获得多个初加工金属件。
将所述初加工金属件进行退火处理以获得再加工金属件。
裁剪整形所述再加工金属件以获得所述金属件，以质量分数计，所述金属件任意一区域的Cr含量在18.15～18.68％，Mo含量在2.87～2.99％。
进一步地，所述退火处理包括步骤：将所述初加工金属件以第一升温速率升温至第一温度，于第一温度下保温，以及将所述初加工金属件降温至第二温度以获得所述再加工金属件。
进一步地，所述第一升温速率为2～8摄氏度/秒，所述第一温度为1150～1199摄氏度，于第一温度下保温的时长为9～11分钟，所述第二温度为400-590摄氏度。
进一步地，所述第二温度为400摄氏度。
进一步地，所述初加工金属件由所述第一温度降温至所述第二温度在6分钟内完成。
进一步地，所述初加工金属件由所述第一温度降温至900～905摄氏度之后，继续于第一时间内降温至400摄氏度。
进一步地，所述第一时间为1～3分钟。
进一步地，所述钢锭的直径为150-210毫米，所述初加工金属件的厚度为6.3～7毫米。
一种由上述的加工方法制备的金属件，以质量分数计，所述金属件包含C:0-0.1％，Si:0.65-0.8％，Mn:0.5-2％，Cr:16.0-19.0％，Mo:2.0-3.0％，Ni:10.0-15.0％，P:0.02-0.04％，S:0.017-0.025％，N:0-0.1％，其余为Fe和杂质。
进一步地，以质量分数计，所述金属件任意一区域的Cr含量在18.15～18.68％，Mo含量在2.87～2.99％。
本发明提供的金属件的加工方法具有以下优点：在对初加工金属件进行退火时，通过改善退火处理，使初加工金属件内的二次相重新熔解，以有效减少或消除二次相，从而改善因二次相偏析而导致的金属件抛光面出现褶皱，使得本发明的金属件内部元素分布均匀，且Cr和Mo成分不会出现偏析而产生二次相。
附图说明
图1为本发明实施例提供的金属件的加工方法的流程图。
图2为本发明实施例提供的退火处理的温度/时间曲线。
图3A为本发明实施例提供的金属件抛光后外表面的电子显微成像。
图3B为对比例提供的金属件抛光后外表面的电子显微成像。
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的所有的和任意的组合。
请参阅图1及图2，为本发明实施例提供的金属件的加工方法，包括以下步骤：
S1:请参见图1，冶炼浇铸获得钢锭，以质量分数计，所述钢锭包括:C:0-0.1％，Si:0.65-0.8％，Mn:0.5-2％，Cr:16.0-19.0％，Mo:2.0-3.0％，Ni:10.0-15.0％，P:0.02-0.04％，S:0.017-0.025％，N:0-0.1％，其余为Fe和不可避免的杂质。
步骤S1中，以质量分数计，钢锭中各元素的含量为占总质量的百分比，即Cr的平均含量为16.0-19.0％，Mo的平均含量为2.0-3.0％，而并不是均匀的含量分布，而钢锭在偏离中心约10毫米的范围内具有二次相分布带，所述二次相产生的原因在于钢水凝固过程中，外部冷却速率较内部冷却速率快，使得内部中心区域发生偏析并形成二次相，该二次相的存在直接影响后续钢铁合金抛光后的外观，使得钢铁合金的元素分布产生差异化，致使钢铁合金的表面形成褶皱，而且该二次相也会降低钢铁合金的耐蚀性能和耐高温性能。
S2:轧制所述钢锭以获得多个初加工金属件。
在本实施例中，步骤S2包括步骤：将所述钢锭依次进行加热、粗轧、精轧、层流冷却和卷取以获得多个所述初加工金属件。
在本实施例中，对钢锭进行加热的最高温度为1190摄氏度，在逐渐升温的过程中，当温度处于400摄氏度以上时，二次相再次析出，特别是当温度在650摄氏度以上时，二次相会快速析出，因此通过粗轧、精轧的变薄和延展处理，使得二次相随之变薄及延展，厚度相对越薄二次相分布越分散，使得二次相的分布与外观面垂直且均匀分散于初加工金属件的中心区域，从而有利于后续退火过程中，均匀受热及同时熔化二次相。在本发明的一个实施例中，所述初加工金属件的厚度为6.3～7.0毫米，通过将轧制工艺将厚度为180～250毫米的所述钢锭变薄为厚度为6.3～7.0毫米的初加工金属件，即在同体积的情况下，初加工金属件的厚度为钢锭厚度的1/30-1/35，以使得二次相的分布更加分散和均匀。
S3:请参见图2，将所述初加工金属件进行退火处理以获得再加工金属件，以使所述初加工金属件内的二次相重新熔解；
在本实施例中，步骤S3之前还包括步骤：
S30:清洗所述初加工金属件，所述清洗包括采用清洗剂浸泡所述初加工金属件，以质量分数计，所述清洗剂包括柠檬酸8％、LBD-1分散剂40％、醋酸乙酯5％及水47％。
S31:锻压所述初加工金属件。其中，锻压的目的在于使得初加工金属件定型，但是锻压亦会带来晶相的分散，容易导致更多的二次相偏析，因此采用退火的工艺处理，可以使得晶相进行熔解，以消除偏析对金属件性能的影响。
在本实施例中，步骤S3中，所述退火处理包括步骤：
S32:将所述初加工金属件以第一升温速率升温至第一温度，于第一温度下保温。
在本实施例中，步骤S32中，所述第一升温速率为2～8摄氏度/秒，优选的，第一升温速率为5摄氏度/秒，所述第一温度为1150～1199摄氏度，优选的，第一温度为1160摄氏度，于第一温度下保温的时长为9～11分钟，优选的，保温时长为10分钟，此时，所述初加工金属件的中心温度为1150～1170摄氏度，从而使得初加工金属件的二次相在保温过程中全部熔解。若该第一温度达到1200摄氏度，则初加工金属件中的钢晶粒会急剧加大，降低钢耐蚀性及其他性能，所以第一温度最高1199摄氏度，从而使得析出的二次相能够熔解，又不会导致金属件其他化学及物理性能发生变化。若该第一温度低于1150摄氏度，则二次相难以重新熔解或者重新熔解的时间过长。
在本实施例中，步骤S32中，将所述初加工金属件以第一升温速率升温至第一温度，采用加热炉进行升温，所述加热炉设置4个加热区，每一加热区并排设置多跟硅碳棒或电热丝。
在本实施例中，第一加热区及第二加热区为升温区，确保每5秒升温20摄氏度，第三加热区及第四加热区为保温区，确保保温时间10min，初加工金属件依次从第一加热区传送至第四加热区。
S33:将所述初加工金属件降温至第二温度以获得所述再加工金属件。
在本实施例中，步骤S33中，所述第二温度为400-590摄氏度，优选地，所述第二温度为500摄氏度。
在本实施例中，步骤S33中，所述初加工金属件由所述第一温度降温至所述第二温度在6分钟内完成。由于降温过程中，会经过二次相再次析出的敏感温度区域，即400-900摄氏度，因此采用6分钟内加速降温的方式，能够有效抑制或减少二次相再次析出。所述初加工金属件由所述第一温度降温至900～905摄氏度之后，继续于第一时间内降温至400摄氏度。所述第一时间为0.5-3分钟。在从第一温度为1150～1199摄氏度降温至900～905摄氏度时，将进入二次相再次析出的敏感温度区域(即400-900摄氏度)，金属件内部中心区域在降温冷却的过程中，若温度降低的时间越长越容易造成二次相的析出，但是若温度降低的过快，又容易对金属件的整体机械性能造成影响，因此在400-900摄氏度的二次相析出敏感区域温度段内，采用0.5-3分钟以内降温的方式进行降温，避免二次相再次析出的同时保证金属件的物理和化学性能的优良性，优选地，所述第一时间为1-3分钟。
在本实施例中，步骤S33中，将所述初加工金属件由第一温度(即，1150～1199摄氏度)降温至第二温度(即，400-590摄氏度)的过程采用冰水机。所述冰水机的出水温度为5～10摄氏度，出水压力0.1Mpa。
S4:裁剪整形所述再加工金属件以获得所述金属件，以质量分数计，所述金属件任意一区域的Cr含量在18.15～18.68％，Mo含量在2.87～2.99％。
本发明实施例提供一种金属件，以质量分数计，所述金属件任意一区域包含C：0-0.1％，Si:0.65-0.8％，Mn:0.5-2％，Cr:18.15～18.68％，Mo:2.87～2.99％，Ni:10.0-15.0％，P:0.02-0.04％，S:0.017-0.025％，N:0-0.1％，其余为Fe和不可避免的杂质。
一个具体实施例，所得金属件任意一区域包含Si:0.65％，Mn:0.5％，Cr:18.15％，Mo:2.87％，Ni:10.0％，P:0.02％，S:0.017％，其余为Fe和不可避免的杂质。
另一个具体实施例，所得金属件任意一区域包含C：0.1％，Si:0.8％，Mn:2％，Cr:18.68％，Mo:2.99％，Ni:15.0％，P:0.04％，S:0.025％，N:0.1％，其余为Fe和不可避免的杂质。
另一个具体实施例，所得金属件任意一区域包含C：0.05％，Si:0.75％，Mn:1.25％，Cr:18.40％，Mo:2.92％，Ni:12％，P:0.03％，S:0.020％，N:0.05％，其余为Fe和不可避免的杂质。
在本实施例中，步骤S4还包括:对所述金属件进行抛光，因为该金属件的二次相被重新熔解，使得该金属件抛光后晶体结构均一，不存在其它晶相，请参见图3A，抛光后所述金属件表面的电子显微成像A无明显褶皱区域。
对比例作为对比例，与本发明实施例不同之处在于对比例不进行所述退火处理，请参见图3B，由对比例获得的金属件表面的电子显微成像B存在明显连续的呈带状的褶皱区域。其中，电子显微成像A与电子显微成像B的放大倍率为20倍。而且，以质量分数计，对比例中金属件的褶皱区域的Cr含量在20.75～25.75％，Mo含量在4.17～8.98％。
相较于现有技术，本发明提供的金属件的加工方法具有以下优点：在对初加工金属件进行退火时，通过改善退火处理，使初加工金属件内的二次相重新熔解，以有效减少或消除二次相，从而改善因二次相导致镜面抛光后产品外观不良，使得本发明的金属件内部元素分布均匀，且Cr和Mo成分不会出现偏析而产生二次相。
以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种金属件的加工方法，其特征在于，包括步骤：
冶炼浇铸获得钢锭，以质量分数计，所述钢锭包括：C:0-0.1％，Si:0.65-0.8％，Mn:0.5-2％，Cr:16.0-19.0％，Mo:2.0-3.0％，Ni:10.0-15.0％，P:0.02-0.04％，S:0.017-0.025％，N:0-0.1％，其余为Fe和杂质；
轧制所述钢锭以获得多个初加工金属件，初加工金属件的厚度为钢锭厚度的1/30-1/35；
将所述初加工金属件进行退火处理以获得再加工金属件；
所述退火处理包括步骤：将所述初加工金属件以第一升温速率升温至1150～1199摄氏度，保温，再由1150～1199摄氏度降温至900～905摄氏度，之后，继续于1～3分钟内降温至400-590摄氏度，以获得所述再加工金属件；其中，所述初加工金属件由1150～1199摄氏度降温至400-590摄氏度在6分钟内完成；
裁剪整形所述再加工金属件以获得所述金属件，以质量分数计，所述金属件任意一区域的Cr含量在18.15～18.68％，Mo含量在2.87～2.99％。
2.如权利要求1所述的加工方法，其特征在于，所述第一升温速率为2～8摄氏度/秒，保温的时长为9～11分钟。
3.如权利要求1所述的加工方法，其特征在于，所述钢锭的直径为150-210毫米，所述初加工金属件的厚度为6.3～7毫米。
4.一种由权利要求1至3中任意一项所述的加工方法制造的金属件，其特征在于：以质量分数计，所述金属件包含C:0-0.1％，Si:0.65-0.8％，Mn:0.5-2％，Cr:16.0-19.0％，Mo:2.0-3.0％，Ni:10.0-15.0％，P:0.02-0.04％，S:0.017-0.025％，N:0-0.1％，其余为Fe和杂质。
5.如权利要求4所述的金属件，其特征在于，以质量分数计，所述金属件任意一区域的Cr含量在18.15～18.68％，Mo含量在2.87～2.99％。
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