CN113969379B - 一种ca15钢的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的CA15钢的制备方法，CA15钢中含有下述质量含量的各元素：C含量为0.08～0.10％；Si含量为0.30～0.45％；Mn含量为0.75～0.95％；P含量为≤0.04％；S含量为≤0.025％；Cr含量为11.6～12.2％；Ni含量为0.85～0.95％；Mo含量为0.2～0.3％；Al含量为0.02～0.065％；余量为Fe及不可避免的杂质；经两次正火和两次回火改善整体韧性，并经最后的淬水冷却避免回火脆性，提高CA15钢在低温条件下的冲击韧性。

Description

一种CA15钢的制备方法
技术领域
本发明涉及金属材料技术领域，具体涉及一种CA15钢的制备方法。
背景技术
ASTM A217《高温承压用合金钢、马氏体不锈钢铸钢件标准规范》中的CA15材质是一种集高强度，耐腐蚀于一身的典型马氏体不锈钢。ASMEⅡ卷D篇CA15材质可使用温度为-29℃～525℃，而PED-97-23-E《压力设备指令》规定冲击值KV≥27J，结合这两个标准，有些阀门用户会在材质标准的技术上添加低温冲击要求，即-29℃的冲击值KV≥27J。而常规的CA15钢一般服役在高温环境下，A217标准中对其冲击韧性不做要求，因此无法在低温下满足有效的冲击值韧性，导致阀门铸件的应用环境受到局限。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中CA15钢无法满足低温冲击韧性的要求。
为此，本发明提出一种CA15钢的制备方法，
所述CA15钢中含有下述质量含量的各元素：
C含量为0.08～0.10％；Si含量为0.30～0.45％；Mn含量为0.75～0.95％；P含量为≤0.04％；S含量为≤0.025％；Cr含量为11.6～12.2％；Ni含量为0.85～0.95％；Mo含量为0.2～0.3％；Al含量为0.02～0.065％；余量为Fe及不可避免的杂质；
所述CA15钢的热处理工艺包括如下步骤：
步骤S1：第一次正火并保温，进行预热处理；
步骤S2：出炉，进行空气冷却降温至温度T；
步骤S3：第二次正火并保温，温度低于第一次正火温度；
步骤S4：出炉，进行空气冷却降温至温度T；
步骤S5：第一次回火并保温，温度低于第二次正火温度；
步骤S6：出炉，进行空气冷却降温至温度T；
步骤S7：第二次回火并保温，温度低于第一次回火温度；
步骤S8：出炉，淬水冷却；
所述步骤S1的第一次正火温度为1100±10℃；所述步骤S3的第二次正火温度为1000±10℃；所述步骤S5的第一次回火温度为750±10℃；所述步骤S7的第二次回火温度为700±10℃，回火保温时间不少于4h。
所述步骤S8之前适于增加多次正火和回火处理。
所述温度T＜50℃。
所述C含量为0.085～0.095％。
所述Si含量为0.37～0.42％。
所述Mn含量为0.80～0.92％。
所述Cr含量为11.8～12.0％。
所述Ni含量为0.87～0.92％。
所述Mo含量为0.23～0.28％。
本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明提供的CA15钢的制备方法，CA15钢中含有下述质量含量的各元素：C含量为0.08～0.10％；Si含量为0.30～0.45％；Mn含量为0.75～0.95％；P含量为≤0.04％；S含量为≤0.025％；Cr含量为11.6～12.2％；Ni含量为0.85～0.95％；Mo含量为0.2～0.3％；Al含量为0.02～0.065％；余量为Fe及不可避免的杂质；经两次正火和两次回火改善整体韧性，并经最后的淬水冷却避免回火脆性，提高CA15钢在低温条件下的冲击韧性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中的热处理工艺曲线图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1
本实施例提供一种CA15钢的制备方法，CA15钢中含有下述质量含量的各元素：
C含量为0.08～0.10％；Si含量为0.30～0.45％；Mn含量为0.75～0.95％；P含量为≤0.04％；S含量为≤0.025％；Cr含量为11.6～12.2％；Ni含量为0.85～0.95％；Mo含量为0.2～0.3％；Al含量为0.02～0.065％；余量为Fe及不可避免的杂质；
CA15钢的热处理工艺包括如下步骤：
步骤S1：第一次正火并保温，进行预热处理；
步骤S2：出炉，进行空气冷却降温至温度T；
步骤S3：第二次正火并保温，温度低于第一次正火温度；
步骤S4：出炉，进行空气冷却降温至温度T；
步骤S5：第一次回火并保温，温度低于第二次正火温度；
步骤S6：出炉，进行空气冷却降温至温度T；
步骤S7：第二次回火并保温，温度低于第一次回火温度；
步骤S8：出炉，淬水冷却。
在更优的实施例中，C含量为0.085～0.095％，增加碳含量可以降低高温铁素体，但碳本身是降低韧性的元素，这种情况下，其本身对韧性的有害影响更大，故不能太多。碳是强烈的固溶强化元素，太低会使材料强度不足，要控制在合适的范围内。Si含量为0.37～0.42％，硅是主要的脱氧元素，必须具备一定的含量。马氏体不锈钢中的硅含量不应超过0.5％，因基体固溶较多硅时，降低了钢的韧性与塑性，同时使钢的韧脆转变温度提高，致使低温冲击韧性不佳。同时硅是铁素体形成元素，会增多残留的高温铁素体，不能使组织全为马氏体，故不应太多。Mn含量为0.80～0.92％，锰主要为脱氧元素和抑制硫的有害作用，Mn和Si配合使用具有良好的脱氧效果。其还是固溶强化元素，在降低碳含量的同时使钢具有所需的强度。锰能减少高温铁素体，且Mn/C值越高，低温韧性越高。Cr含量为11.8～12.0％，是形成铁素体的最主要元素，故应降低，取下限值。Ni含量为0.87～0.92％，增加镍含量能降低铁素体，且镍是提高低温韧性最有益的元素，故取上限，控制在0.85％～0.95％。铝和氧结合力很强，是终脱氧常用元素，铝和氮还会形成ALN弥散析出，可抑制奥氏体晶粒的长大，起到细化晶粒的作用，一般我们把钢中的Al含量控制为0.02％～0.065％，太少形成的ALN也少，细化晶粒作用不明显，太多ALN会聚集长大，其本身为脆性相，会降低钢材的韧性。
热处理工艺步骤S8之前经两次正火和两次回火，且每次的温度逐渐降低。本实施例的冷却后的温度T＜50℃。当然，S8之前可以再增加正火和回火的次数。
本实施例中，步骤S1的第一次正火温度为1100±10℃；步骤S3的第二次正火温度为1000±10℃；步骤S5的第一次回火温度为750±10℃；步骤S7的第二次回火温度为700±10℃。
每次的回火保温时间不少于4h。如图1所示为本实施例的热处理工艺曲线，对CA15钢进行两次高温正火和两次回火处理。
铸件铸态下晶粒粗大，成分偏析严重，其力学性能很差，通过一次奥氏体化不能得到有效改善，奥氏体化是指将钢加热至临界点以上使形成奥氏体的金属热处理过程，加热的工件，使温度达到共析温度以上，使常温下的组织再转变回奥氏体。本实施例中，先采用一次高温正火作为预备热处理工艺，一定程度上均匀成分及组织，细化晶粒，为后面的热处理做好组织准备，减少铸态组织对最终组织和性能的影响。
CA15钢合金元素多，马氏体转变不完全，会有一部分残余奥氏体，奥氏体化后空冷，冷速相对较慢，残余奥氏体会进一步增多。残余奥氏体在回火后的冷却过程中，会转变为马氏体，这部分新转变的马氏体未经过回火，韧性差，虽然含量少，但仍会对整体冲击值造成较大影响，故需要再烧一道回火。
回火后冷却介质的选择：主要考虑该钢材是否具有回火脆性，从组织上讲，回火脆化程度依马氏体—贝氏体—珠光体的顺序降低，该钢材为马氏体组织，其回火脆性很大，回火保温结束后需要快速冷却来避免回火脆性，我们采取淬水来加快冷却。
通过化学成分组成和热处理工艺的改善，使CA15钢在-29℃的低温环境下冲击性能大大提高，满足≥27J的要求，冲击值实验实例如下表：
试样编号 -29℃的KV冲击值(J)
试样1 50、54、64
试样2 52、58、64
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种CA15钢的制备方法，其特征在于，所述CA15钢中含有下述质量含量的各元素：
C含量为0.08～0.10％；Si含量为0.30～0.45％；Mn含量为0.75～0.95％；P含量为≤0.04％；S含量为≤0.025％；Cr含量为11.6～12.2％；Ni含量为0.85～0.95％；Mo含量为0.2～0.3％；Al含量为0.02～0.065％；余量为Fe及不可避免的杂质；
所述CA15钢的热处理工艺包括如下步骤：
步骤S1：第一次正火并保温，进行预热处理；
步骤S2：出炉，进行空气冷却降温至温度T；
步骤S3：第二次正火并保温，温度低于第一次正火温度；
步骤S4：出炉，进行空气冷却降温至温度T；
步骤S5：第一次回火并保温，温度低于第二次正火温度；
步骤S6：出炉，进行空气冷却降温至温度T；
步骤S7：第二次回火并保温，温度低于第一次回火温度；
步骤S8：出炉，淬水冷却；
所述步骤S1的第一次正火温度为1100±10℃；所述步骤S3的第二次正火温度为1000±10℃；所述步骤S5的第一次回火温度为750±10℃；所述步骤S7的第二次回火温度为700±10℃，回火保温时间不少于4h。
2.根据权利要求1所述的CA15钢的制备方法，其特征在于，所述步骤S8之前适于增加多次正火和回火处理。
3.根据权利要求1所述的CA15钢的制备方法，其特征在于，所述温度T＜50℃。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的CA15钢的制备方法，其特征在于，所述C含量为0.085～0.095％。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的CA15钢的制备方法，其特征在于，所述Si含量为0.37～0.42％。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的CA15钢的制备方法，其特征在于，所述Mn含量为0.80～0.92％。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的CA15钢的制备方法，其特征在于，所述Cr含量为11.8～12.0％。
8.根据权利要求1-3中任一项所述的CA15钢的制备方法，其特征在于，所述Ni含量为0.87～0.92％。
9.根据权利要求1-3中任一项所述的CA15钢的制备方法，其特征在于，所述Mo含量为0.23～0.28％。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6024353A (ja) * 1983-07-20 1985-02-07 Japan Steel Works Ltd:The １２％Ｃｒ系耐熱鋼
DE68924159T2 (de) * 1989-06-02 1996-04-25 Kubota Kk Martensitischer rostfreier Stahl.
JP3898785B2 (ja) * 1996-09-24 2007-03-28 株式会社日立製作所 高低圧一体型蒸気タービン用動翼と高低圧一体型蒸気タービン及びコンバインド発電システム並びに複合発電プラント
CN104087854A (zh) * 2014-06-17 2014-10-08 江苏金石铸锻有限公司 马氏体不锈钢钢材
CN104791562B (zh) * 2015-03-30 2017-03-15 无锡市华尔泰机械制造有限公司 F304/f304l双标不锈钢材料法兰及其生产工艺
CN105648357A (zh) * 2016-01-28 2016-06-08 中原特钢股份有限公司 一种低温冲击用马氏体不锈钢冶炼方法
US10344758B2 (en) * 2016-04-07 2019-07-09 A. Finkl & Sons Co. Precipitation hardened martensitic stainless steel and reciprocating pump manufactured therewith
KR102075206B1 (ko) * 2017-11-17 2020-02-07 주식회사 포스코 충격인성이 우수한 저온용 강재 및 그 제조방법

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