CN113145777A - 一种提高奥氏体铁素体双相不锈钢强度和低温冲击性能的制造方法 - Google Patents

一种提高奥氏体铁素体双相不锈钢强度和低温冲击性能的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种提高奥氏体铁素体双相不锈钢强度和低温冲击性能的制造方法，其技术方案要点是包括以下步骤：S1、准备坯料；S2、坯料锻造取得锻件；S3、锻件热处理，本发明的优点在于克服现有技术中不足而提供一种生产方法，利用该技术可以在保证材料强度的同时，有效提高低温冲击韧性，从而延长使用寿命。

Description

一种提高奥氏体铁素体双相不锈钢强度和低温冲击性能的制 造方法
技术领域
本发明涉及不锈钢锻造技术领域，特别涉及一种提高奥氏体铁素体双相不锈钢强度和低温冲击性能的制造方法。
背景技术
奥氏体铁素体双相不锈钢是奥氏体和铁素体组织各约占一半的不锈钢。随着使用环境和设计要求越来越苛刻，对于奥氏体铁素体双相不锈钢的性能要求越来越高，常规符合相关标准的奥氏体铁素体双相不锈钢已经不能满足设计的需要，以NB/T47010-2017---S22053为例，虽然抗点蚀及腐蚀疲劳性能优异，但-46℃低温冲击难以满足设计需求，加工工艺控制严格，相对生产难度较大。
发明内容
本发明的目的是提供一种提高奥氏体铁素体双相不锈钢强度和低温冲击性能的制造方法，其优点在于克服现有技术中不足而提供一种生产方法，利用该技术可以在保证材料强度的同时，有效提高低温冲击韧性，从而延长使用寿命。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种提高奥氏体铁素体双相不锈钢强度和低温冲击性能的制造方法，其特征在于，S1、准备坯料；S2、坯料锻造取得锻件；S3、锻件热处理。
进一步的，在步骤S2包括以下工步，第一工步：坯料初步锻造，锻造比为5；第二工步、坯料墩拔，坯料墩拔次数大于两次；第三工步、坯料终锻；第四工步、坯料锻后回炉；第五工步、坯料锻后冷却。
进一步的，在S2的第三工步中，控制终锻温度≥950℃。
进一步的，在S2的第四工步中，坯料锻后直接回炉1050℃，之后保温一段时间，保温时间按0.8～1.0mm/min。
进一步的，：在S2的第五工步中，坯料放入初始温度小于20℃的水中，打开循环泵，保证水温≤20℃。
进一步的，在步骤S3包括以下工步，第一工步：将锻件在入炉温度不大于300℃条件下装炉，准备进行二次预热；第二工步：锻件第一次预热保温，预热温度为620℃；第三工步：锻件第二次预热保温，预热温度为850℃；第四工步：锻件加热到1060℃后保温；第五工步：锻件出炉转运，转运时间控制在60s内；第六工步：锻件水冷。
进一步的，在S3的第二工步中，加热的速度控制在50℃/h以内，保温时间1.2～1.5mm/min。
进一步的，在S3的第三工步中，加热的速度控制在50℃/h以内，保温时间1.2～1.5mm/min。
进一步的，在S3的第四工步中，加热的速度控制在50℃/h以内，保温时间采用0.8～1.0mm/min。
进一步的，在S3的第六工步中，锻件放入初始温度小于20℃的水中，打开循环泵，保证水温≤20℃。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1.通过合理设置锻造参数，能极大的细化组织，破碎夹杂物，在性能和效率上达到最大的平衡；
2.在前期热加工过程中(如锻造)，不可避免地有脆性相析出，使材料变脆，故需严格控制低温段的加热速度在50℃/h以内，及入炉温度在300℃以内，加热过程中采用两次预热，减少工件因内外温差产生的热应力和保证合金元素充分溶解，控制低温阶段的保温时间长于高温阶段的保温时间，提高高温阶段的升温速度，缩短高温阶段的保持时间为0.8～1.0mm/min，避免晶粒粗化，设计最佳固溶温度，获得较好的两相组织比例。
附图说明
图1是提高奥氏体铁素体双相不锈钢强度和低温冲击性能的制造方法的步骤示意图；
图2是实验组1的金相图；
图3是实验组2的金相图；
图4是实验组3的金相图；
图5是实验组4的金相图；
图6是实验组5的金相图；
图7是实验组6的金相图；
图8是实验组7的金相图；
图9是实验组8的金相图；
图10是实验组9的金相图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例1：一种提高奥氏体铁素体双相不锈钢强度和低温冲击性能的制造方法，如图1所示，包括以下步骤：
S1、准备坯料：坯料成分：合金中Cr含量为22.5％，Ni含量为5.8％，并且控制Cr当量和Ni当量比例约为2:8，控制铁素体比例40％-50％，控制PREN>36。
S2、坯料锻造取得锻件：
第一工步：坯料初步锻造，锻造比为5。能极大的细化组织，破碎夹杂物,当锻造比达到5时，在性能和效率上达到最大的平衡。
第二工步：坯料墩拔，坯料要求墩拔次数大于两次，本实施例中为墩拔三次。其目的是细化奥氏体组织，并且控制奥氏体形态，保证奥氏体圆形或椭圆形。
第三工步：坯料终锻。终锻温度为950℃，为了控制σ相的析出，避免因σ相的析出导致钢的塑性及韧性下降，避免锻造开裂。
第四工步：坯料锻后回炉。回炉温度为1050℃，之后保温，保温时间根据坯料尺寸确定，保温时间按0.8～1.0mm/min确定。
第五工步：坯料放入初始温度小于20℃的水中，打开循环泵，保证水温≤20℃，冷却后取得锻件。
S3、锻件热处理：
第一工步：将锻件在入炉温度不大于300℃条件下装炉，准备进行二次预热。
第二工步：锻件第一次预热保温，预热温度为620℃，升温速度为20℃/h，之后保温，保温时间根据坯料尺寸确定，保温时间1.2～1.5mm/min。
第三工步：锻件第二次预热保温，预热温度为850℃，升温速度为20℃/h，之后保温，保温时间根据坯料尺寸确定，保温时间1.2～1.5mm/min。两次预热中严格控制低温段的加热速度在50℃/h以内，及入炉温度在300℃以内，减少工件因内外温差产生的热应力和保证合金元素充分溶解。
第四工步：锻件加热到1060℃后保温。升温速度为20℃/h，保温时间根据坯料尺寸确定，保温时间0.8～1.0mm/min。保证低温阶段的保温时间长于高温阶段的保温时间，避免晶粒粗化，获得得较好的两相组织比例。
第五工步：锻件出炉转运，转运时间控制在60s内。
第六工步：锻件放入初始温度小于20℃的水中，打开循环泵，保证水温≤20℃，冷却后得到锻件成品。
实施例2：一种提高奥氏体铁素体双相不锈钢强度和低温冲击性能的制造方法，其与实施例1步骤不同在于：
S2、坯料锻造取得锻件：
第二工步：坯料墩拔，坯料要求墩拔次数大于两次，本实施例中为墩拔四次。
第三工步：坯料终锻。终锻温度为975℃。
S3、锻件热处理：
第二工步：锻件第一次预热保温，预热温度为620℃，升温速度为35℃/h，之后保温，保温时间根据坯料尺寸确定，保温时间1.2～1.5mm/min。
第三工步：锻件第二次预热保温，预热温度为850℃，升温速度为35℃/h，之后保温，保温时间根据坯料尺寸确定，保温时间1.2～1.5mm/min。
第四工步：锻件加热到1060℃后保温。升温速度为35℃/h，保温时间根据坯料尺寸确定，保温时间0.8～1.0mm/min。
实施例3：一种提高奥氏体铁素体双相不锈钢强度和低温冲击性能的制造方法，其与实施例1步骤不同在于：
S2、坯料锻造取得锻件：
第二工步：坯料墩拔，坯料要求墩拔次数大于两次，本实施例中为墩拔五次。
第三工步：坯料终锻。终锻温度为985℃。
S3、锻件热处理：
第二工步：锻件第一次预热保温，预热温度为620℃，升温速度为50℃/h，之后保温，保温时间根据坯料尺寸确定，保温时间1.2～1.5mm/min。
第三工步：锻件第二次预热保温，预热温度为850℃，升温速度为50℃/h，之后保温，保温时间根据坯料尺寸确定，保温时间1.2～1.5mm/min。
第四工步：锻件加热到1060℃后保温。升温速度为50℃/h，保温时间根据坯料尺寸确定，保温时间0.8～1.0mm/min。
锻件性能检测：
实验组：从实施例1、实施例2、实施例3中分别随机选3组。
1、锻件综合力学实验。
检测标准：NB/T47010-2017
检测结果见下表。
Figure BDA0002877838240000061
Figure BDA0002877838240000071
检测结果分析：
增加墩拔次数，和提高终锻问题，能显著的提高强度和屈服，并且提高低温冲击韧性。
2、金相检测
检测结果：如图2-10所示，合金晶体组织细密并且均匀。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种提高奥氏体铁素体双相不锈钢强度和低温冲击性能的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、准备坯料；S2、坯料锻造取得锻件；S3、锻件热处理。
2.根据权利要求1所述的一种提高奥氏体铁素体双相不锈钢强度和低温冲击性能的制造方法，其特征在于：在步骤S2包括以下工步，第一工步：坯料初步锻造，锻造比为5；第二工步、坯料墩拔，坯料墩拔次数大于两次；第三工步、坯料终锻；第四工步、坯料锻后回炉；第五工步、坯料锻后冷却。
3.根据权利要求2所述的一种提高奥氏体铁素体双相不锈钢强度和低温冲击性能的制造方法，其特征在于：在S2的第三工步中，控制终锻温度≥950℃。
4.根据权利要求2所述的一种提高奥氏体铁素体双相不锈钢强度和低温冲击性能的制造方法，其特征在于：在S2的第四工步中，坯料锻后直接回炉1050℃，之后保温一段时间，保温时间按0.8～1.0mm/min。
5.根据权利要求2所述的一种提高奥氏体铁素体双相不锈钢强度和低温冲击性能的制造方法，其特征在于：在S2的第五工步中，坯料放入初始温度小于20℃的水中，打开循环泵，保证水温≤20℃。
6.根据权利要求1所述的一种提高奥氏体铁素体双相不锈钢强度和低温冲击性能的制造方法，其特征在于：在步骤S3包括以下工步，第一工步：将锻件在入炉温度不大于300℃条件下装炉，准备进行二次预热；第二工步：锻件第一次预热保温，预热温度为620℃；第三工步：锻件第二次预热保温，预热温度为850℃；第四工步：锻件加热到1060℃后保温；第五工步：锻件出炉转运，转运时间控制在60s内；第六工步：锻件水冷。
7.根据权利要求6所述的一种提高奥氏体铁素体双相不锈钢强度和低温冲击性能的制造方法，其特征在于：在S3的第二工步中，加热的速度控制在50℃/h以内，保温时间1.2～1.5mm/min。
8.根据权利要求6所述的一种提高奥氏体铁素体双相不锈钢强度和低温冲击性能的制造方法，其特征在于：在S3的第三工步中，加热的速度控制在50℃/h以内，保温时间1.2～1.5mm/min。
9.根据权利要求6所述的一种提高奥氏体铁素体双相不锈钢强度和低温冲击性能的制造方法，其特征在于：在S3的第四工步中，加热的速度控制在50℃/h以内，保温时间采用0.8～1.0mm/min。
10.根据权利要求6所述的一种提高奥氏体铁素体双相不锈钢强度和低温冲击性能的制造方法，其特征在于：在S3的第六工步中，锻件放入初始温度小于20℃的水中，打开循环泵，保证水温≤20℃。
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