CN113736971B - 一种s31254超级奥氏体不锈钢的均匀化处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及金属锻造领域,尤其涉及一种S31254超级奥氏体不锈钢的均匀化处理工艺,具体包括以下步骤:步骤一,将S31254钢锭升温至720~820℃热透后,以200~250℃/h的升温速率升温至1100~1200℃,热透后得到热透钢锭;步骤二,将所述热透钢锭升温至1240~1280℃保温18~22h,出炉得到出炉钢锭,将所述出炉钢锭进行镦粗拔长变形,然后继续在1240~1280℃下保温18~22h。本申请通过在析出相温度敏感区间内快速升温与两次扩散、镦拔工艺相结合,两者相辅相成,解决了S31254材料一次析出相的问题,使钢锭的边部、半径和中心位置均无一次析出相,并且用时少,显著提高生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及金属锻造领域,尤其涉及一种S31254超级奥氏体不锈钢的均匀化处理工艺。
背景技术
S31254超级奥氏体不锈钢耐海水腐蚀性能极佳,多用于石油石化、海洋平台等恶劣环境,其用量也在逐年增加。S31254棒材的偏析会严重影响材料的耐腐蚀性能,进而缩短材料的使用寿命。S31254棒材的析出相是衡量材料偏析程度以及耐腐蚀性能的重要因素,因此确保S31254棒材无一次析出相是生产的关键。S31254超级奥氏体不锈钢中Cr、Ni、Mo元素的含量较高,目前采用的是一次熔炼工艺生产,但生产的S31254棒材一次析出相极易不合,尤其是棒材的半径和中心位置,不能满足使用要求。
发明内容
针对上述技术问题,本发明提供一种短时间内析出相消除效果好的S31254超级奥氏体不锈钢的均匀化处理工艺。
为达到上述发明目的,本发明实施例采用了如下的技术方案:
一种S31254超级奥氏体不锈钢的均匀化处理工艺,具体包括以下步骤:
步骤一,将S31254钢锭升温至720~820℃热透后,以200~250℃/h的升温速率升温至1100~1200℃,热透后得到热透钢锭;
步骤二,将所述热透钢锭升温至1240~1280℃保温18~22h,出炉得到出炉钢锭,将所述出炉钢锭进行镦粗拔长变形,然后继续在1240~1280℃下保温18~22h。
相对于现有技术,本发明提供的一种S31254超级奥氏体不锈钢的均匀化处理工艺,具有以下优势:
(1)将S31254钢锭材料在析出相温度敏感区间以200~250℃/h的升温速率快速升温,能够避免材料内部析出较多的二次析出相,同时抑制一次析出相长大,保证材料塑性以及材料的扩散效果。当室式炉的升温速率≤100℃/h时,可同时采用两台室式炉,分别设置在720~820℃和1100~1200℃的范围内,材料在720~820℃下热透后直接转移至1100~1200℃的室式炉进行加热,利用S31254钢锭本身的热容即可实现以200~250℃/h的升温速率快速升温。
(2)S31254钢锭在1240~1280℃下进行第一次高温扩散时,晶粒逐渐变粗,晶界面积变少,容易扩散的析出相经第一次高温扩散后消除,约95%的视场不存在析出相,但个别视场仍存在析出相聚集的情况,直接延长保温时间剩余析出相的消除效果并不理想,本发明通过墩粗拔长变形,改变了析出相形状,实现了析出相的破碎,使析出相的尺寸减小,再结合第二次高温扩散,使S31254钢锭材料短时间内实现消除析出相,并且能够细化晶粒,增加晶界,改善析出相消除效果。
(3)本发明通过在析出相温度敏感区间内快速升温与两次扩散、镦拔工艺相结合,两者相辅相成,解决了S31254材料一次析出相的问题,使钢锭的边部、半径和中心位置均无一次析出相,并且用时少,显著提高生产效率。
优选地,所述S31254钢锭的尺寸≤19寸。
优选地,步骤二中,所述镦粗至所述出炉钢锭的高度的1/3~1/2。
优选地,步骤二中,所述拔长恢复至所述出炉钢锭的高度。
优选地,按照重量百分比计,所述S31254超级奥氏体不锈钢的成分包括:C≤0.02%,Si≤0.80%,Mn≤1.00%,P≤0.03%,S≤0.01%,Cr:19.5%~20.5%,Ni:17.5%~18.5%,Cu:0.50%~1.00%,Mo:6.00%~6.50%,N:0.18%~0.22%,余量为Fe和不可避免的杂质。
附图说明
图1为本发明经实施例1处理的S31254棒材的示意图;
图2为本发明经实施例2处理的S31254棒材的示意图;
图3为本发明经实施例3处理的S31254棒材的示意图;
图4为本发明经实施例4处理的S31254棒材的示意图;
图5为本发明经对比例1处理的S31254棒材的示意图;
图6为本发明经对比例2处理的S31254棒材的示意图;
图7为本发明经对比例3处理的S31254棒材的示意图;
图8为本发明经对比例4处理的S31254棒材的示意图;
图9为本发明经对比例5处理的S31254棒材的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
现有技术中通常采用延长高温扩散时间或者增加电渣工艺来改善S31254材料的偏析程度,但是S31254材料中含有6%以上的Mo元素,Mo元素直径较大,扩散困难,通过试验发现钢锭至少需要加热至1250℃以上保温70h才能满足无析出相要求,生产时间太长,效率低;采用增加电渣工艺会导致成本大大提高,而生产厂家追求的是低成本、高效率的生产工艺,因此,上述两种方式不利于广泛推广。对于此,本发明通过对S31254超级奥氏体不锈钢的均匀化处理工艺进行大量研究,创造性地提出在S31254钢锭材料析出相温度敏感区间快速升温与两次扩散、镦拔工艺相结合的方法,该方法能够使钢锭的边部、半径和中心位置均无一次析出相,解决了S31254材料一次析出相的问题,同时缩短高温扩散时间,提升生产效率,省去电渣工艺,节约生产成本。
S31254超级奥氏体不锈钢的成分,按照重量百分比计,具体包括:C:0.015%,Si:0.33%,Mn:0.60%,P:0.025%,S:0.001%,Cr:20.25%,Ni:17.80%,Cu:0.65%,Mo:6.10%,N:0.212%,余量为Fe和不可避免的杂质。
实施例1:
一种S31254超级奥氏体不锈钢的均匀化处理工艺,具体包括以下步骤:
步骤一,将19寸的S31254钢锭升温至800℃,保温2h使钢锭心部温度与外部温度一致,钢锭均匀热透,然后以250℃/h的升温速率升温至1150℃,保温2h使钢锭心部温度与外部温度一致,钢锭均匀热透,得到热透钢锭;
步骤二,将热透钢锭升温至1260℃保温20h,出炉后得到出炉钢锭,将出炉钢锭先镦粗至出炉钢锭高度的1/2,再拔长恢复至出炉钢锭的高度,继续在1260℃下保温20h。
实施例2:
一种S31254超级奥氏体不锈钢的均匀化处理工艺,具体包括以下步骤:
步骤一,将19寸的S31254钢锭升温至750℃,保温2h使钢锭心部温度与外部温度一致,钢锭均匀热透,然后以220℃/h的升温速率升温至1150℃,保温1.5h使钢锭心部温度与外部温度一致,钢锭均匀热透,得到热透钢锭;
步骤二,将热透钢锭升温至1260℃保温20h,出炉后得到出炉钢锭,将出炉钢锭先镦粗至出炉钢锭高度的1/3,再拔长恢复至出炉钢锭的高度,继续在1260℃下保温18h。
实施例3:
一种S31254超级奥氏体不锈钢的均匀化处理工艺,具体包括以下步骤:
步骤一,将12寸的S31254钢锭升温至800℃,保温1.5h使钢锭心部温度与外部温度一致,钢锭均匀热透,然后以250℃/h的升温速率升温至1160℃,保温1.5h使钢锭心部温度与外部温度一致,钢锭均匀热透,得到热透钢锭;
步骤二,将热透钢锭升温至1240℃保温18h,出炉后得到出炉钢锭,将出炉钢锭先镦粗至出炉钢锭高度的1/2,再拔长恢复至出炉钢锭的高度,继续在1240℃下保温18h。
实施例4:
一种S31254超级奥氏体不锈钢的均匀化处理工艺,具体包括以下步骤:
步骤一,准备两台升温速率≤100℃/h的室式炉,将室式炉一预热至800℃,室式炉二预热至1150℃;将19寸的S31254钢锭先在室式炉一升温至800℃,保温2h使钢锭心部温度与外部温度一致,钢锭均匀热透,然后直接转移至室式炉二升温至1150℃,保温2h使钢锭心部温度与外部温度一致,钢锭均匀热透,得到热透钢锭;
步骤二,将热透钢锭升温至1260℃保温20h,出炉后得到出炉钢锭,将出炉钢锭先镦粗至出炉钢锭高度的1/2,再拔长恢复至出炉钢锭的高度,继续在1260℃下保温20h。
对比例1:
对比例1是在实施例1的基础上省去步骤二,具体为:
一种S31254超级奥氏体不锈钢的均匀化处理工艺,具体操作为:
将19寸的S31254钢锭升温至800℃,保温2h使钢锭心部温度与外部温度一致,钢锭均匀热透,然后以250℃/h的升温速率升温至1150℃,保温2h使钢锭心部温度与外部温度一致,钢锭均匀热透,得到热透钢锭。
对比例2:
对比例2是在实施例1的基础上步骤二只进行一次保温,时间为20h,具体为:
一种S31254超级奥氏体不锈钢的均匀化处理工艺,具体包括以下步骤:
步骤一,将19寸的S31254钢锭升温至800℃,保温2h使钢锭心部温度与外部温度一致,钢锭均匀热透,然后以250℃/h的升温速率升温至1150℃,保温2h使钢锭心部温度与外部温度一致,钢锭均匀热透,得到热透钢锭;
步骤二,将热透钢锭升温至1260℃保温20h。
对比例3:
对比例3是在实施例1的基础上步骤二只进行一次保温,时间为40h,具体为:
一种S31254超级奥氏体不锈钢的均匀化处理工艺,具体包括以下步骤:
步骤一,将19寸的S31254钢锭升温至800℃,保温2h使钢锭心部温度与外部温度一致,钢锭均匀热透,然后以250℃/h的升温速率升温至1150℃,保温2h使钢锭心部温度与外部温度一致,钢锭均匀热透,得到热透钢锭;
步骤二,将热透钢锭升温至1260℃保温40h。
对比例4:
对比例4是在实施例1的基础上步骤二只进行一次保温,时间为70h,具体为:
一种S31254超级奥氏体不锈钢的均匀化处理工艺,具体包括以下步骤:
步骤一,将19寸的S31254钢锭升温至800℃,保温2h使钢锭心部温度与外部温度一致,钢锭均匀热透,然后以250℃/h的升温速率升温至1150℃,保温2h使钢锭心部温度与外部温度一致,钢锭均匀热透,得到热透钢锭;
步骤二,将热透钢锭升温至1260℃保温70h。
对比例5:
对比例5是在实施例1的基础上更改升温速率为100℃/h,具体为:
一种S31254超级奥氏体不锈钢的均匀化处理工艺,具体包括以下步骤:
步骤一,将19寸的S31254钢锭升温至800℃,保温2h使钢锭心部温度与外部温度一致,钢锭均匀热透,然后以100℃/h的升温速率升温至1150℃,保温2h使钢锭心部温度与外部温度一致,钢锭均匀热透,得到热透钢锭;
步骤二,将热透钢锭升温至1260℃保温20h,出炉后得到出炉钢锭,将出炉钢锭先镦粗至出炉钢锭高度的1/2,再拔长恢复至出炉钢锭的高度,继续在1260℃下保温20h。
为了更好的说明本发明实施例提供的S31254超级奥氏体不锈钢的均匀化处理工艺的处理效果,将上述实施例1~4和对比例1~5处理的后钢锭经分别进行锻造得到棒材,具体工艺为:将经过处理的S31254钢锭一火锻造为φ280mm的正方形,二火锻造为φ214mm的棒材,并利用ZEISS Scope.A1金相显微镜进行观察。其中,图1~4为经实施例1~4处理的S31254棒材的示意图,图5~9分别为经对比例1~5处理的S31254棒材的示意图。
从图6可见,经一次高温扩散20h,仍存在析出相聚集的情况,见虚线框出部分;直接延长扩散时间至40h,析出相消除效果与20h的差异不明显,如图7所示,见虚线框出部分;直至延长扩散时间至70h,析出相消除效果较好,如图8所示,表明本申请提供的均匀化处理工艺能够在较短的时间内解决S31254材料一次析出相的问题,此外,降低升温速率也会影响析出相的消除效果,如图9所示,见虚线框出部分。
综上,本申请通过在析出相温度敏感区间内快速升温与两次扩散、镦拔工艺相结合,两者相辅相成,解决了S31254材料一次析出相的问题,使钢锭的边部、半径和中心位置均无一次析出相,并且用时少,显著提高生产效率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种S31254超级奥氏体不锈钢的均匀化处理工艺,其特征在于,具体包括以下步骤:
步骤一,将S31254钢锭升温至720~820℃热透后,以200~250℃/h的升温速率升温至1100~1200℃,热透后得到热透钢锭;
步骤二,将所述热透钢锭升温至1240~1280℃保温18~22h,出炉得到出炉钢锭,将所述出炉钢锭进行镦粗拔长变形,然后继续在1240~1280℃下保温18~22h;
步骤二中,所述镦粗至所述出炉钢锭的高度的1/3~1/2。
2.如权利要求1所述的S31254超级奥氏体不锈钢的均匀化处理工艺,其特征在于,所述S31254钢锭的尺寸≤19寸。
3.如权利要求1所述的S31254超级奥氏体不锈钢的均匀化处理工艺,其特征在于,步骤二中,所述拔长恢复至所述出炉钢锭的高度。
4.如权利要求1所述的S31254超级奥氏体不锈钢的均匀化处理工艺,其特征在于,按照重量百分比计,所述S31254超级奥氏体不锈钢的成分包括:C≤0.02%,Si≤0.80%,Mn≤1.00%,P≤0.03%,S≤0.01%,Cr:19.5%~20.5%,Ni:17.5%~18.5%,Cu:0.50%~1.00%,Mo:6.00%~6.50%,N:0.18%~0.22%,余量为Fe和不可避免的杂质。
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GR01 | Patent grant | ||
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