CN116716462A - 改善Cr16Ni6系不锈钢晶粒度粗大的热处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种热处理后Crl6Ni6系不锈钢晶粒度粗大现象明显得到改善，晶粒度级别可达4~6级，产品质量得到提高的改善Cr16Ni6系不锈钢晶粒度粗大的热处理工艺，采用锻后冷却处理+一次强化处理+一次回火+二次强化处理+二次回火工艺方案，有效改善晶粒度粗大现象，先采用锻后冷处理促进锻件组织稳定并发生部分马氏体组织转变，减少内部应力，避免工件开裂，通过锻后冷却处理+强化处理，使奥氏体反复转变为细小的板条马氏体，保证在后续高温加热过程中重新形核，增加形核率，促进晶粒度细化，晶粒度由原来粗大的1~3级晶粒度改善到细小的4~6级。
Description
技术领域
本发明属于金属材料热处理技术领域，特别涉及一种热处理后Crl6Ni6系不锈钢晶粒度粗大现象明显得到改善，晶粒度级别可达4~6级，产品质量得到提高的改善Cr16Ni6系不锈钢晶粒度粗大的热处理工艺。
背景技术
Cr16Ni6系不锈钢，Cr含量在15.0%~17.5%，Ni含量在5.0%~7.0%，适合制作高强高韧的产品，但是该钢种Ni含量较高，容易在锻造过程中由于反复高温加热导致锻坯形成稳定的晶粒粗大，锻坯下晶粒度基本在0~3级，同时Crl6Ni6系不锈钢属于过渡类中温高强度不锈钢，热处理时必需经过强化处理，才能使奥氏体向马氏体发生组织转变，因此，按照常规热处理淬火+回火的生产工艺，很难形成细小的晶粒，无法改善晶粒度级别，热处理后晶粒度检测基本在1~3级之间，由于晶粒度检测级别较低无法进行交货产生废品，影响交货进度。为提高产品质量，满足市场需求，现急需一种可以有效改善Crl6Ni6系不锈钢的热处理工艺。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足而提供一种改善Cr16Ni6系不锈钢晶粒度粗大的热处理工艺，有效改善了Cr16Ni6系不锈钢晶粒度粗大状况，从而提高了Cr16Ni6系不锈钢产品质量。
为达上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种改善Cr16Ni6系不锈钢晶粒度粗大的热处理工艺，是按照如下工艺进行的：
步骤1）、锻后冷却处理：锻造结束后锻件表面温度≥900℃，对锻件进行雾冷或风冷，每半小时旋转90度， 待雾冷或风冷至锻件表面温度≤40℃时进行空冷，空冷24h~100h后，将锻件转入低温冷却炉进行冷处理，冷却温度-10℃~-30℃，在此温度下保温7h~30h，保温结束后出炉空冷，空冷至锻件表面温度达到室温，
步骤2）、执行完步骤1）后进行步骤2）的一次强化处理：入炉温度≤400℃，按≤80℃/h的升温速度升温至550℃~700℃进行保温，保温3h~8h，保温结束后以50℃~100℃/h的升温速度升温至1000℃~1060℃，保温5h~20h，然后出炉冷却，出炉空冷时间≤100s，将锻件放入水槽进行水冷10min~100min，水温控制在0℃~25℃，然后将锻件吊出进行空冷30S~300S，再将锻件放入水槽进行水冷10min~50min，然后将锻件吊出进行空冷至室温，达到室温后转入-60℃~-100℃的低温炉保温5h~20h，出炉进行锻件返温，返温至锻件表面温度至20℃~40℃；
步骤3）、执行完步骤2）后进行步骤3）的一次回火：入炉温度≤400℃，以≤50℃/h~100℃/h的升温速度，升温至400℃~500℃，保温5h~40h，出炉空冷至室温；
步骤4）、执行完步骤3）后进行步骤4）的二次强化处理：入炉温度≤400℃，按≤80℃/h的升温速度升温至550℃~700℃进行保温，保温3h~8h，保温结束后以50℃~100℃/h的升温速度升温至1000℃~1060℃，保温5h~20h，然后出炉冷却，出炉空冷时间≤100s，将锻件放入水槽进行水冷10min~100min，水温控制在0℃~25℃，然后将锻件吊出进行空冷30S~300S，再将锻件放入水槽进行水冷10min~50min，将锻件吊出进行空冷至室温，达到室温后转入-60℃~-100℃的低温炉保温5h~20h，出炉进行锻件返温，返温至锻件表面温度至20℃~40℃；
步骤5）、执行完步骤4）后进行步骤5）的二次回火：入炉温度≤400℃，以≤50℃/h~100℃/h的升温速度，升温至400℃~500℃，保温5h~40h，出炉空冷至室温。
本发明工艺与现有技术相比，具有下述优点：
1、首次发明将锻后冷却处理+一次强化处理+一次回火+二次强化处理+二次回火工艺方案相结合，有效改善晶粒度粗大现象。
2、先采用锻后冷处理促进锻件组织稳定并发生部分马氏体组织转变，减少内部应力，避免工件开裂。
3、通过锻后冷却处理+强化处理，使奥氏体反复转变为细小的板条马氏体，进而保证在后续高温加热过程中重新形核，增加形核率，促进晶粒度细化。按本发明工艺生产的Crl6Ni6系不锈钢锻件，晶粒度明显改善，由原来粗大的1~3级晶粒度改善到细小的4~6级，满足了市场需求。
实施方式
一种改善Cr16Ni6系不锈钢晶粒度粗大的热处理工艺，是按照如下工艺进行的：
步骤1）、锻后冷却处理：锻造结束后锻件表面温度≥900℃，对锻件进行雾冷或风冷，每半小时旋转90度， 待雾冷或风冷至锻件表面温度≤40℃时进行空冷，空冷24h~100h后，将锻件转入低温冷却炉进行冷处理，冷却温度-10℃~-30℃，在此温度下保温7h~30h，保温结束后出炉空冷，空冷至锻件表面温度达到室温，然后将锻件装入加热炉中，执行完步骤1）后准备执行一次强化处理；
步骤2）、一次强化处理：入炉温度≤400℃，按≤80℃/h的升温速度升温至550℃~700℃进行保温，保温3h~8h，保温结束后以50℃~100℃/h的升温速度升温至1000℃~1060℃，保温5h~20h，然后出炉冷却，出炉空冷时间≤100s，将锻件放入水槽进行水冷10min~100min，水温控制在0℃~25℃，然后将锻件吊出进行空冷30S~300S，再将锻件放入水槽进行水冷10min~50min，然后将锻件吊出进行空冷至室温，达到室温后转入-60℃~-100℃的低温炉保温5h~20h，出炉进行锻件返温，返温至锻件表面温度至20℃~40℃，然后将锻件装入加热炉中，执行完步骤2）后准备执行一次回火；
步骤3）、一次回火：入炉温度≤400℃，以≤50℃/h~100℃/h的升温速度，升温至400℃~500℃，保温5h~40h，出炉空冷至室温，然后将锻件装入加热炉中，执行完步骤3）后准备执行二次强化处理；
步骤4）、二次强化处理：入炉温度≤400℃，按≤80℃/h的升温速度升温至550℃~700℃进行保温，保温3h~8h，保温结束后以50℃~100℃/h的升温速度升温至1000℃~1060℃，保温5h~20h，然后出炉冷却，出炉空冷时间≤100s，将锻件放入水槽进行水冷10min~100min，水温控制在0℃~25℃，然后将锻件吊出进行空冷30S~300S，再将锻件放入水槽进行水冷10min~50min，然后将锻件吊出进行空冷至室温，达到室温后转入-60℃~-100℃的低温炉保温5h~20h，出炉进行锻件返温，返温至锻件表面温度至20℃~40℃，然后将锻件装入加热炉中，执行完步骤4）后准备执行二次回火；
步骤5）、二次回火：入炉温度≤400℃，以≤50℃/h~100℃/h的升温速度，升温至400℃~500℃，保温5h~40h，出炉空冷至室温。
实施例1：一种改善Cr16Ni6系不锈钢晶粒度粗大的热处理工艺，
钢种：06Cr16Ni6；化学成分：C=0.074%，Si=0.43%，Mn=0.42%，Cr=16.29%，Ni=5.72%，S=0.0021%，P=0.018%，Mo=0.31%，Al=0.014%；规格：530mm*Φ580mm*1650mm。
热处理工艺如下：
步骤1）、锻后冷却处理：锻造结束后锻件表面温度980℃，对锻件进行雾冷，每半小时旋转90度，待雾冷至锻件表面温度37℃时进行空冷，空冷40h后，将锻件转入低温冷却炉进行冷处理，冷却温度-20℃，在此温度下保温10h，保温结束后出炉空冷，空冷至锻件表面温度达到室温，然后将锻件装入加热炉中；
步骤2）、待步骤1）结束后，执行一次强化处理：入炉温度200℃，按80℃/h的升温速度升温至650℃进行保温，保温3h，保温结束后以80℃/h的升温速度升温至1020℃，保温10h，然后出炉冷却，出炉空冷时间60s，将锻件放入水槽进行水冷60min（水温控制在21℃），然后将锻件吊出进行空冷80S，再将锻件放入水槽进行水冷40min，然后将锻件吊出进行空冷至室温，达到室温后转入-78℃的低温炉保温10h，出炉进行锻件返温，返温至锻件表面温度至28℃，然后将锻件装入加热炉中；
步骤3）、待步骤2）结束后，执行一次回火：入炉温度220℃，以80℃/h的升温速度，升温至420℃，保温15h，出炉空冷至室温，然后将锻件装入加热炉中；
步骤4）、待步骤3）结束后，执行二次强化处理：入炉温度310℃，按80℃/h的升温速度升温至650℃进行保温，保温3h，保温结束后以80℃/h的升温速度升温至1020℃，保温10h，然后出炉冷却，出炉空冷时间55s，将锻件放入水槽进行水冷60min（水温控制在23℃），然后将锻件吊出进行空冷80S，再将锻件放入水槽进行水冷40min，然后将锻件吊出进行空冷至室温，达到室温后转入-78℃的低温炉保温10h，出炉进行锻件返温，返温至锻件表面温度至30℃，然后将锻件装入加热炉中；
步骤5）、待步骤4）结束后，执行二次回火：入炉温度308℃，以80℃/h的升温速度，升温至420℃，保温15h，出炉空冷至室温。
按照上述热处理工艺生产后，检测结果如表1所示：
表1 检测结果
| 技术要求 | 屈服强度≥1000Mpa | 抗拉强度≥1200Mpa | 延伸率≥14% | 面缩率/ | 冲击功AKV≥70J | 晶粒度≥4级 |
| 实际检测 | 1040 | 1310 | 15 | 49 | 97/91 | 4-6级 |
通过本发明一种改善Cr16Ni6系不锈钢晶粒度粗大的热处理工艺生产后，性能和晶粒度检测结果满足要求。
实施例2：一种改善Cr16Ni6系不锈钢晶粒度粗大的热处理工艺，
钢种：06Cr16Ni6；化学成分：C=0.071%，Si=0.44%，Mn=0.43%，Cr=16.33%，Ni=5.71%，S=0.0023%，P=0.017%，Mo=0.31%，Al=0.014%；规格：530mm*Φ580mm*1650mm。
热处理工艺如下：
步骤1）、锻后冷却处理：锻造结束后锻件表面温度955℃，对锻件进行雾冷，每半小时旋转90度，待雾冷至锻件表面温度32℃时进行空冷，空冷40h后，将锻件转入低温冷却炉进行冷处理，冷却温度-20℃，在此温度下保温10h，保温结束后出炉空冷，空冷至锻件表面温度达到室温，然后将锻件装入加热炉中；
步骤2）、待步骤1）结束后，执行一次强化处理：入炉温度190℃，按80℃/h的升温速度升温至650℃进行保温，保温3h，保温结束后以80℃/h的升温速度升温至1020℃，保温10h，然后出炉冷却，出炉空冷时间65s，将锻件放入水槽进行水冷60min（水温控制在21.5℃），然后将锻件吊出进行空冷83S，再将锻件放入水槽进行水冷40min，然后将锻件吊出进行空冷至室温，达到室温后转入-78℃的低温炉保温10h，出炉进行锻件返温，返温至锻件表面温度至35℃，然后将锻件装入加热炉中；
步骤3）、待步骤2）结束后，执行一次回火：入炉温度270℃，以80℃/h的升温速度，升温至420℃，保温15h，出炉空冷至室温，然后将锻件装入加热炉中；
步骤4）、待步骤3）结束后，执行二次强化处理：入炉温度350℃，按80℃/h的升温速度升温至650℃进行保温，保温3h，保温结束后以80℃/h的升温速度升温至1020℃，保温10h，然后出炉冷却，出炉空冷时间55s，将锻件放入水槽进行水冷60min（水温控制在20.8℃），然后将锻件吊出进行空冷85S，再将锻件放入水槽进行水冷40min，然后将锻件吊出进行空冷至室温，达到室温后转入-78℃的低温炉保温10h，出炉进行锻件返温，返温至锻件表面温度至31℃，然后将锻件装入加热炉中；
步骤5）、待步骤4）结束后，执行二次回火：入炉温度278℃，以80℃/h的升温速度，升温至420℃，保温15h，出炉空冷至室温。
按照上述热处理工艺生产后，检测结果如表2所示：
表2 检测结果
| 技术要求 | 屈服强度≥1000Mpa | 抗拉强度≥1200Mpa | 延伸率≥14% | 面缩率/ | 冲击功AKV≥70J | 晶粒度≥4级 |
| 实际检测 | 1020 | 1290 | 16 | 58 | 117/117 | 4-6级 |
通过本发明一种改善Cr16Ni6系不锈钢晶粒度粗大的热处理工艺生产后，性能和晶粒度检测结果满足要求。
Claims (1)
1.一种改善Cr16Ni6系不锈钢晶粒度粗大的热处理工艺，其特征在于：是按照如下工艺进行的：
步骤1）、锻后冷却处理：锻造结束后锻件表面温度≥900℃，对锻件进行雾冷或风冷，每半小时旋转90度， 待雾冷或风冷至锻件表面温度≤40℃时进行空冷，空冷24h~100h后，将锻件转入低温冷却炉进行冷处理，冷却温度-10℃~-30℃，在此温度下保温7h~30h，保温结束后出炉空冷，空冷至锻件表面温度达到室温；
步骤2）、执行完步骤1）后进行步骤2）的一次强化处理：入炉温度≤400℃，按≤80℃/h的升温速度升温至550℃~700℃进行保温，保温3h~8h，保温结束后以50℃~100℃/h的升温速度升温至1000℃~1060℃，保温5h~20h，然后出炉冷却，出炉空冷时间≤100s，将锻件放入水槽进行水冷10min~100min，水温控制在0℃~25℃，然后将锻件吊出进行空冷30S~300S，再将锻件放入水槽进行水冷10min~50min，然后将锻件吊出进行空冷至室温，达到室温后转入-60℃~-100℃的低温炉保温5h~20h，出炉进行锻件返温，返温至锻件表面温度至20℃~40℃；
步骤3）、执行完步骤2）后进行步骤3）的一次回火：入炉温度≤400℃，以≤50℃/h~100℃/h的升温速度，升温至400℃~500℃，保温5h~40h，出炉空冷至室温；
步骤4）、执行完步骤3）后进行步骤4）的二次强化处理：入炉温度≤400℃，按≤80℃/h的升温速度升温至550℃~700℃进行保温，保温3h~8h，保温结束后以50℃~100℃/h的升温速度升温至1000℃~1060℃，保温5h~20h，然后出炉冷却，出炉空冷时间≤100s，将锻件放入水槽进行水冷10min~100min，水温控制在0℃~25℃，然后将锻件吊出进行空冷30S~300S，再将锻件放入水槽进行水冷10min~50min，将锻件吊出进行空冷至室温，达到室温后转入-60℃~-100℃的低温炉保温5h~20h，出炉进行锻件返温，返温至锻件表面温度至20℃~40℃；
步骤5）、执行完步骤4）后进行步骤5）的二次回火：入炉温度≤400℃，以≤50℃/h~100℃/h的升温速度，升温至400℃~500℃，保温5h~40h，出炉空冷至室温。
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| CN202310571626.7A Pending CN116716462A (zh) | 2023-05-19 | 2023-05-19 | 改善Cr16Ni6系不锈钢晶粒度粗大的热处理工艺 |
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| CN (1) | CN116716462A (zh) |
-
2023
- 2023-05-19 CN CN202310571626.7A patent/CN116716462A/zh active Pending
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