CN114749592A - 一种消除9Cr18马氏体不锈钢网状碳化物的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种消除9Cr18马氏体不锈钢网状碳化物的方法，将原材料预处理后进行至少三火次墩拔成型，每次墩粗或拔长锻比为2～2.5；锻造完毕后立即将坯件快速冷却至600℃以下后再空冷至150℃，然后进行热处理获得产品。本发明通过对锻造工艺及锻后热处理的改进，有效的防止网状碳化物的出现。

Description

一种消除9Cr18马氏体不锈钢网状碳化物的方法
技术领域
本发明应用于9Cr18马氏体技术领域，具体涉及一种消除9Cr18马氏体不锈钢网状碳化物的方法。
背景技术
9Cr18属于莱氏体型马氏体钢，主要用于制造在腐蚀环境和无润滑强氧化气氛下工作的轴承或恶劣环境中使用耐磨的零部件，广泛应用于航天航空、轴承、石化、刀具等行业。9Cr18马氏体不锈钢在锻造或退火过程中，若锻造变形过程以及锻后冷却速度控制不当，会在基体上析出大量网状碳化物，并且难以消除。网状碳化物的存在不仅削弱了晶粒间的联系，破坏了金属的连续性，使钢的机械性能尤其是冲击韧性急剧下降，而且增加了产品化学成分的不均匀性，导致工件在淬火时容易形成局部过热和欠热，容易形成很大的组织应力，致使工件易产生变形开裂，严重影响产品的使用。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的上述问题，提供一种消除9Cr18马氏体不锈钢网状碳化物的方法，通过对锻造工艺及锻后热处理的改进，有效的防止网状碳化物的出现。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案实现的：
一种消除9Cr18马氏体不锈钢网状碳化物的方法，其特征在于，将原材料预处理后进行至少三火次墩拔成型，每火次墩粗或拔长锻比为2～2.5；锻造完毕后立即将坯件快速冷却至600℃以下后再空冷至150℃，然后进行热处理获得产品。
进一步的，对原材料预处理指对原材料进行热加工处理，原材料在天然气炉中温度保持600℃时装炉，并在600℃保温0.3～1小时；然后升温至800～900℃保温0.3～1小时；再升温至1120～1160℃保温0.3～1小时。优选的，原材料热加工处理时三段式保温加热温度依次选用600℃、850℃、1140℃。
进一步的，在锻造成型前将锻造工装预热至温度200-300℃后开始锻造。
进一步的，锻造成型时每一火次锻造完成后对坯料在1140℃保温0.3小时后再进行下一火次的锻造。
进一步的，原材料预处理后进行三火次墩拔成型。
进一步的，在第一火次锻造中，对坯料进行墩粗和拔长，坯料的拔长墩粗锻比2～2.5。
进一步的，在第二火次锻造中，对坯料进行墩粗，坯料的拔长墩粗锻比2～2.5。
进一步的，在第三火次锻造中，对坯料进行拔长，拔长后对坯料进行整形，坯料的拔长墩粗锻比2～2.5。
进一步的，锻造完毕后坯件快速冷却的时间为5～8秒。
为了消除应力，软化组织，快速冷却后进行热处理获得产品，热处理的方法为在900℃±20℃保温后炉冷到600℃以下，热处理后对产品进行网状碳化物的检测。
对检测合格后的产品进行淬火和回火处理。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明通过对锻造工艺中至少三火次锻造成型与锻后快速冷却相结合，消除网状碳化物，使得到的碳化物组织的颗粒细化、均匀化，在锻造过程中减少微裂纹的产生，从而控制网状碳化物的形成。本发明中至少三火次锻造成型与锻后快速冷却缺一不可，在锻造过程中保持锻比在2～2.5，在获得细化、均匀化的碳化物颗粒的同时，防止因变形剧烈而造成的锻造开裂；锻后快速冷却防止网状碳化物的析出。本发明通过对9Cr18马氏体不锈钢锻造工艺的改进，提高了产品合格率，工艺简单，易操作。
附图说明
图1为本发明一种消除9Cr18马氏体不锈钢网状碳化物的方法中锻造金相组织图(X100倍)。
图2为本发明采用常规锻造方法得到的不锈钢产品的锻造金相组织图(X100倍)。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明技术方案作进一步详细说明。应当理解，下列实施例仅为示例性地说明和解释本发明，而不应被解释为对本发明保护范围的限制。凡基于本发明上述内容所实现的技术均涵盖在本发明旨在保护的范围内。
一种消除9Cr18马氏体不锈钢网状碳化物的方法，将原材料预处理后进行至少三火次墩拔成型，每火次墩粗或拔长锻比为2～2.5；锻造完毕后立即将坯件快速冷却至600℃以下后再空冷至150℃，然后进行热处理获得产品。
当锻比小于2时，不能有效的打碎碳化物，碳化组织颗粒大，产品内部分布不均匀，在淬火后极易形成较大的组织应力，导致产品开裂；当锻比大于2.5时，在锻造过程中产品变形剧烈并伴随着中部急速升温，致使产品从中部形成开裂。而采用至少三火次墩拔成型，与现有技术中一至三次墩拔成型相比，更有效的使得产品碳化物组织变得细碎，产品内部分布更加均匀。
在锻造完毕后立即将坯件快速冷却，由于9Cr18马氏体不锈钢材料的冷却相变点Ar1为740℃，只有通过快冷的方式快速通过冷却相变点才更有效的防止网状碳化物的析出。在一优选实施例中，锻造完毕后将坯件快速冷却至450～600℃，若快速冷却温度过低，会导致热应力过大，增大产品开裂的风险。
对原材料预处理指对原材料进行热加工处理，原材料在天然气炉中温度保持600℃时装炉，并在600℃保温0.3～1小时；然后升温至800～900℃保温0.3～1小时；再升温至1120～1160℃保温0.3～1小时。在一具体实施例中，热加工处理中各阶段保温时间的选择按照坯料直径0.2min/mm。优选的，原材料热加工处理时三段式保温加热温度依次选用600℃、850℃、1140℃。通过对原材料预处理过程中天然气炉温度、时间的控制，三段式加热防止产生加热应力，使得不锈钢坯件避免进一步产生大颗粒的碳化物并扩散，进一步细化网状碳化物，使成分、组织更加均匀，使坯件具有良好的变形塑性。
在锻造成型前将锻造工装预热至温度200-300℃后开始锻造。
锻造成型时每一火次锻造完成后对坯料在950～1140℃保温0.3小时后再进行下一火次的锻造。在一优选实施例中，锻造成型时每一火次锻造完成后对坯料在1140℃保温0.3小时后再进行下一火次的锻造。
原材料预处理后进行三火次墩拔成型。
在第一火次锻造中，对坯料进行墩粗和拔长，坯料的拔长墩粗锻比2～2.5。
在第二火次锻造中，对坯料进行墩粗，坯料的拔长墩粗锻比2～2.5。
在第三火次锻造中，对坯料进行拔长，拔长后对坯料进行整形，坯料的拔长墩粗锻比2～2.5。
锻造完毕后坯件快速冷却的时间为5～8秒。
为了消除应力，软化组织，快速冷却后进行热处理获得产品，热处理的方法为在900℃±20℃保温后炉冷到600℃以下，热处理后对产品进行网状碳化物的检测。
对检测合格后的产品进行淬火和回火处理。
利用本发明消除网状碳化物的方法得到的一种9Cr18马氏体不锈钢的锻造方法，包括以下步骤：
原材料选用Φ150mm的锻棒，下料重量23kg，下料长度170mm。
将原材料加入到天燃气炉中进行热加工处理，其目的在于使得成分、组织等更加均匀，使得材料具有良好的变形塑性。原材料在天然气炉中温度保持600℃时装炉，保温0.5小时；升温到850℃，再保温0.5小时；再升温到1140℃，保温0.5小时。
保温结束后立即出炉进行墩拔成型。锻造前上下锤头、钳子等工装预热至温度200-300℃后开始进行锻造。在第一火次锻造中，对坯料进行墩粗和拔长，将坯料直径墩粗至80mm，锻比2.1，再将坯料滚圆拔长至200mm，锻比2.5，第一火次结束。第一火次结束之后再将坯料放入天燃气炉中在1140℃保温0.3小时。
保温结束后进行第二火次锻造，在第二火次锻造中，对坯料进行墩粗，将坯料墩粗至100mm，锻比2.0，再将坯料滚圆拔长至200mm，第二火次结束。第二火结束之后再将坯料放入天燃气炉中在1140℃保温0.3小时。
保温结束后进行第三火次锻造，在第三火次锻造中，对坯料进行拔长，将坯料高度墩粗至100mm，再将坯料打方拔长，拔长后对坯料进行整形，将平六面整形至产品工艺尺寸100mm*100mm*250mm，锻比2.5，锻造结束。
锻造结束后立即件坯件放入事先准备好的清水中进行快速冷却。冷却时间5-8秒，冷却至600℃以下后再空冷至150℃，然后锻后热处理。
为了消除应力，软化组织，快速冷却后进行热处理获得产品，热处理的方法为在900℃保温后炉冷到500℃。
产品锻后热处理后对产品进行解剖取样网状碳化物检测。对检测合格后的产品进行淬火和回火处理。
通过对9Cr18马氏体不锈钢通过本发明上述方法得到的产品与常规3次墩拔成型、锻后缓冷得到的产品进行金相组织对比，参见附图，可以看出采用本方法锻造变形参数调整、锻后冷却方式改进后得到的产品，有效的防止了网状碳化物的出现，提高了产品的合格率，提高经济效益。而传统常规锻造方法得到的产品具有较多的网状碳化物及微裂纹。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术构思前提下所作任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种消除9Cr18马氏体不锈钢网状碳化物的方法，其特征在于：将原材料预处理后进行至少三火次墩拔成型，每火次墩粗或拔长锻比为2～2.5；锻造完毕后立即将坯件快速冷却至600℃以下后再空冷至150℃，然后进行热处理获得产品。
2.如权利要求1所述一种消除9Cr18马氏体不锈钢网状碳化物的方法，其特征在于：对原材料预处理指对原材料进行热加工处理，原材料在天然气炉中温度保持600℃时装炉，并在600℃保温0.3～1小时；然后升温至800～900℃保温0.3～1小时；再升温至1120～1160℃保温0.3～1小时。
3.如权利要求1所述一种消除9Cr18马氏体不锈钢网状碳化物的方法，其特征在于：在锻造成型前将锻造工装预热至温度200-300℃后开始锻造。
4.如权利要求1所述一种消除9Cr18马氏体不锈钢网状碳化物的方法，其特征在于：锻造成型时每一火次锻造完成后对坯料在1140℃保温0.3小时后再进行下一火次的锻造。
5.如权利要求4所述一种消除9Cr18马氏体不锈钢网状碳化物的方法，其特征在于：原材料预处理后进行三火次墩拔成型。
6.如权利要求5所述一种消除9Cr18马氏体不锈钢网状碳化物的方法，其特征在于：在第一火次锻造中，对坯料进行墩粗和拔长，坯料的拔长墩粗锻比2～2.5。
7.如权利要求5所述一种消除9Cr18马氏体不锈钢网状碳化物的方法，其特征在于：在第二火次锻造中，对坯料进行墩粗，坯料的拔长墩粗锻比2～2.5。
8.如权利要求5所述一种消除9Cr18马氏体不锈钢网状碳化物的方法，其特征在于：在第三火次锻造中，对坯料进行拔长，拔长后对坯料进行整形，坯料的拔长墩粗锻比2～2.5。
9.如权利要求1所述一种消除9Cr18马氏体不锈钢网状碳化物的方法，其特征在于：锻造完毕后坯件快速冷却的时间为5～8秒。
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