CN117265364A - 一种18Ni马氏体时效钢盘圆及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于冶金及压力加工领域，公开了一种18Ni马氏体时效钢盘圆及其制备方法，制备方法包括将Ni板、金属钴、钼条、海绵Ti及工业纯铁在真空感应炉进行一次冶炼，得到钢液；将钢液浇注成自耗电极，在真空自耗炉进行二次重熔，得到钢锭；对钢锭进行开坯，得到坯料；将坯料轧制成棒材；对棒材进行热处理和盘圆，得到18Ni马氏体时效钢盘圆。本发明通过轧制盘圆的方法，使得18Ni马氏体时效钢棒材的长度由通常的2‑12米增加到了2000米以上，解决了18Ni马氏体时效钢棒料长度短、支数多造成端头料浪费较大的问题。
Description
技术领域
本发明属于冶金及压力加工领域，尤其涉及一种18Ni马氏体时效钢盘圆及其制备方法。
背景技术
18Ni马氏体时效钢是在Fe-Ni基体上添加Co、Mo、Ti、Al等合金元素组成一种高合金钢超高强度钢，其合金比超过30％，固溶+时效热处理后具有超高的强度和良好的韧性，还具有良好的焊接和冷加工性能，广泛应用于航空、航天及高端民用产品领域。
目前国内在生产的18Ni马氏体时效材型主要有锻棒、锻件、轧制棒材、板材。在生产φ5-φ10的小规格棒材通常采用热轧制方法进行制造，根据GB/T702《热轧钢棒尺寸、外形、重量及允许偏差》要求钢棒长度为2-12米，由于在后续深加工过程中，棒料端头无法加工或由于短尺无法使用，造成了大量的浪费。如果将棒材长度增加至20米以上，交通运输十分不便，不能从根本上彻底解决端头料多，浪费大的问题。
因此有必要提供一种18Ni马氏体时效钢盘圆及其制备方法，改变18Ni马氏体时效钢的材型，由轧制棒材改为轧制盘圆，大大增加棒料长度，减少端头棒料浪费问题而且交通运输十分便利。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种18Ni马氏体时效钢盘圆及其制备方法，改变18Ni马氏体时效钢的材型，由轧制棒材改为轧制盘圆，大大增加棒料长度，减少端头棒料浪费问题而且交通运输十分便利。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种18Ni马氏体时效钢盘圆的制备方法，其特征在于，包括：
将Ni板、金属钴、钼条、海绵Ti及工业纯铁在真空感应炉进行一次冶炼，得到钢液；
将钢液浇注成自耗电极，在真空自耗炉进行二次重熔，得到钢锭；
对钢锭进行开坯，得到坯料；
将坯料轧制成棒材；
对棒材进行热处理和盘圆，得到18Ni马氏体时效钢盘圆。
进一步地，在真空自耗炉进行二次重熔，包括：
将熔化速度控制在3-6Kg/min。
进一步地，对钢锭进行开坯，包括：
将钢锭加热至1200℃以上并保温时间至少20h；
通过压机或轧制将加热后的钢锭加工成140-200方*5.7-6.1米的坯料。
进一步地，将坯料轧制成棒材，包括：
将坯料加热至1110-1170℃并保温至少30min；
对加热后的坯料进行轧制，开轧温度≥1050℃，终轧温度≥950℃。
进一步地，对棒材进行热处理和盘圆，包括：
将棒材加热至820-860℃并保温至少6h；
对加热后的棒材进行盘圆。
进一步地，钢锭中各组分的质量百分比包括：C≤0.02wt％，Mn≤0.10wt％，Si≤0.10wt％，S≤0.010wt％，P≤0.010wt％，17.00wt％≤Ni≤19.00wt％，7.00wt％≤Co≤13.00wt％，3.50wt％≤Mo≤5.50wt％，0.40wt％≤Ti≤1.60wt％，余量为铁和杂质。
进一步地，钢锭中各组分的质量百分比包括：0.0045wt％的C，0.02wt％的Mn，0.02wt％的Si，0.003wt％的S，0.003wt％的P，18.15wt％的Ni，12.08wt％的Co，4.55wt％的Mo，1.45wt％的Ti，余量为铁和杂质。
第二方面，本发明公开了一种18Ni马氏体时效钢盘圆，采用上述的方法制得。
进一步地，18Ni马氏体时效钢盘圆的直径为φ8.5mm时，室温下抗拉强度≥2288Mpa，屈服强度≥2408Mpa，延伸率≥9.5％，断面收缩率≥53％，硬度≥55HRC。
进一步地，18Ni马氏体时效钢盘圆中各组分的质量百分比包括0.0045wt％的C，0.02wt％的Mn，0.02wt％的Si，0.003wt％的S，0.003wt％的P，18.15wt％的Ni，12.08wt％的Co，4.55wt％的Mo，1.45wt％的Ti，余量为铁和杂质。
本发明的技术效果和优点：
本发明通过轧制盘圆的方法，使得18Ni马氏体时效钢棒材长度，由通常的2-12米增加到了2000米以上，解决了18Ni马氏体时效钢棒料长度短、支数多造成端头料浪费较大的问题。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
图1为本发明一种18Ni马氏体时效钢盘圆的制备方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
如图1所示，本发明提供了一种18Ni马氏体时效钢盘圆的制备方法，包括：
将Ni板、金属钴、钼条、海绵Ti及工业纯铁在真空感应炉进行一次冶炼，得到钢液，金属熔化成钢液后，通过搅拌均匀成分以及去除钢液中的H、O、N气体元素；
将钢液浇注成自耗电极，在真空自耗炉进行二次重熔，将钢中的S、P、C等残余元素控制在比较低的范围，得到钢锭；
对钢锭进行开坯，得到坯料；
将坯料轧制成棒材；
对棒材进行热处理和盘圆，得到18Ni马氏体时效钢盘圆。
在本发明的一些实施中，在真空自耗炉进行二次重熔，包括：
将熔化速度控制在3-6Kg/min。
在本发明的一些实施中，对钢锭进行开坯，包括：
将钢锭加热至1200℃以上并保温时间至少20h，均匀钢锭的化学成分；
通过压机或轧制将加热后的钢锭加工成140-200方*5.7-6.1米的坯料，之后对坯料表面进行磨光处理，去除氧化铁皮及细小裂纹，平端头后按GB4162标准B级要求探伤。
在本发明的一些实施中，将坯料轧制成棒材，包括：
将坯料加热至1110-1170℃并保温至少30min，温度过高，会导致晶粒粗大影响材料性能，温度过低，由于轧机轨道较长，温降较大，容易导致轧制过程中，变形抗力急剧增加，出现轧制事故，最佳保温温度1150℃；
对加热后的坯料进行轧制，开轧温度≥1050℃，终轧温度≥950℃。
在本发明的一些实施中，对棒材进行热处理和盘圆，包括：
将棒材加热至820-860℃并保温至少6h，从而对棒材进行软化处理，最佳保温时间8h；
对加热后的棒材进行盘圆。
在本发明的一些实施中，钢锭中各组分的质量百分比包括：C≤0.02wt％，Mn≤0.10wt％，Si≤0.10wt％，S≤0.010wt％，P≤0.010wt％，17.00wt％≤Ni≤19.00wt％，7.00wt％≤Co≤13.00wt％，3.50wt％≤Mo≤5.50wt％，0.40wt％≤Ti≤1.60wt％，余量为铁和杂质。
在本发明的一些实施中，钢锭中各组分的质量百分比包括：0.0045wt％的C，0.02wt％的Mn，0.02wt％的Si，0.003wt％的S，0.003wt％的P，18.15wt％的Ni，12.08wt％的Co，4.55wt％的Mo，1.45wt％的Ti，余量为铁和杂质。
另一方面，本发明公开了一种18Ni马氏体时效钢盘圆，采用上述的方法制得。
在本发明的一些实施中，18Ni马氏体时效钢盘圆的直径为φ8.5mm时，室温下抗拉强度≥2288Mpa，屈服强度≥2408Mpa，延伸率≥9.5％，断面收缩率≥53％，硬度≥55HRC。
在本发明的一些实施中，18Ni马氏体时效钢盘圆中各组分的质量百分比包括0.0045wt％的C，0.02wt％的Mn，0.02wt％的Si，0.003wt％的S，0.003wt％的P，18.15wt％的Ni，12.08wt％的Co，4.55wt％的Mo，1.45wt％的Ti，余量为铁和杂质。
为了更好的说明本方案，还提供了以下实施例。
实施例1
S1:将Ni板、金属钴、钼条、海绵Ti及工业纯铁在真空感应炉进行一次冶炼，得到钢液，金属熔化成钢液后，通过搅拌均匀成分以及去除钢液中的H、O、N气体元素；
将钢液浇注成自耗电极，在真空自耗炉进行二次重熔，熔化速度控制在3-6Kg/min,将钢中的S、P、C等残余元素控制在比较低的范围，得到钢锭，钢锭的化学成分为0.0045wt％的C，0.02wt％的Mn，0.02wt％的Si，0.003wt％的S，0.003wt％的P，18.15wt％的Ni，12.08wt％的Co，4.55wt％的Mo，1.45wt％的Ti，余量为铁和杂质。
S2:将钢锭加热至1200℃以上并保温时间至少20h，均匀钢锭的化学成分，然后通过压机对加热后的钢锭进行开坯，得到140方*5.7米的坯料，最后对坯料表面进行磨光处理，去除氧化铁皮及细小裂纹，平端头后按GB4162标准B级要求探伤。
S3:将坯料加热至1110℃并保温至少30min，对加热后的坯料进行轧制，开轧温度≥1050℃，终轧温度≥950℃，得到棒材。
S4:将棒材加热至820℃并保温6h，对加热后的棒材进行盘圆，得到φ8.5mm的18Ni马氏体时效钢盘圆。
实施例2
S1:将Ni板、金属钴、钼条、海绵Ti及工业纯铁在真空感应炉进行一次冶炼，得到钢液，金属熔化成钢液后，通过搅拌均匀成分以及去除钢液中的H、O、N气体元素；
将钢液浇注成自耗电极，在真空自耗炉进行二次重熔，熔化速度控制在3-6Kg/min,将钢中的S、P、C等残余元素控制在比较低的范围，得到钢锭，钢锭的化学成分为0.0045wt％的C，0.02wt％的Mn，0.02wt％的Si，0.003wt％的S，0.003wt％的P，18.15wt％的Ni，12.08wt％的Co，4.55wt％的Mo，1.45wt％的Ti，余量为铁和杂质。
S2:将钢锭加热至1200℃以上并保温时间至少20h，均匀钢锭的化学成分，然后通过压机对加热后的钢锭进行开坯，得到200方*6.1米的坯料，最后对坯料表面进行磨光处理，去除氧化铁皮及细小裂纹，平端头后按GB4162标准B级要求探伤。
S3:将坯料加热至1170℃并保温至少30min，对加热后的坯料进行轧制，开轧温度≥1050℃，终轧温度≥950℃，得到棒材。
S4:将棒材加热至860℃并保温8h，对加热后的棒材进行盘圆，得到φ8.5mm的18Ni马氏体时效钢盘圆。
对实施例1、2制得的18Ni马氏体时效钢盘圆在室温下进行力学性能测试和长度测试，力学性能测试结果如表1所示。
表1 18Ni马氏体时效钢盘圆力学性能
由表1可知，本发明的方法制得的18Ni马氏体时效钢盘圆的直径为φ8.5mm时，室温下抗拉强度≥2288Mpa，屈服强度≥2408Mpa，延伸率≥9.5％，断面收缩率≥53％，硬度≥55HRC，满足标准要求。实施例1、2制得的18Ni马氏体时效钢盘圆的长度均超过3400米，较传统通常18Ni马氏体时效钢棒材的2-12米，长度大大增加，解决了18Ni马氏体时效钢棒材度短、支数多造成端头料浪费较大的问题，而且交通运输十分便利。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种18Ni马氏体时效钢盘圆的制备方法，其特征在于，包括：
将Ni板、金属钴、钼条、海绵Ti及工业纯铁在真空感应炉进行一次冶炼，得到钢液；
将所述钢液浇注成自耗电极，在真空自耗炉进行二次重熔，得到钢锭；
对所述钢锭进行开坯，得到坯料；
将所述坯料轧制成棒材；
对所述棒材进行热处理和盘圆，得到18Ni马氏体时效钢盘圆。
2.根据权利要求1所述的一种18Ni马氏体时效钢盘圆的制备方法，其特征在于，所述的在真空自耗炉进行二次重熔，包括：
将熔化速度控制在3-6Kg/min。
3.根据权利要求1所述的一种18Ni马氏体时效钢盘圆的制备方法，其特征在于，所述的对所述钢锭进行开坯，包括：
将所述钢锭加热至1200℃以上并保温时间至少20h；
通过压机或轧制将加热后的所述钢锭加工成140-200方*5.7-6.1米的坯料。
4.根据权利要求1所述的一种18Ni马氏体时效钢盘圆的制备方法，其特征在于，所述的将所述坯料轧制成棒材，包括：
将所述坯料加热至1110-1170℃并保温至少30min；
对加热后的所述坯料进行轧制，开轧温度≥1050℃，终轧温度≥950℃。
5.根据权利要求1所述的一种18Ni马氏体时效钢盘圆的制备方法，其特征在于，所述的对所述棒材进行热处理和盘圆，包括：
将所述棒材加热至820-860℃并保温至少6h；
对加热后的所述棒材进行盘圆。
6.根据权利要求5所述的一种18Ni马氏体时效钢盘圆的制备方法，其特征在于，
所述钢锭中各组分的质量百分比包括：C≤0.02wt％，Mn≤0.10wt％，Si≤0.10wt％，S≤0.010wt％，P≤0.010wt％，17.00wt％≤Ni≤19.00wt％，7.00wt％≤Co≤13.00wt％，3.50wt％≤Mo≤5.50wt％，0.40wt％≤Ti≤1.60wt％，余量为铁和杂质。
7.根据权利要求6所述的一种18Ni马氏体时效钢盘圆的制备方法，其特征在于，
所述钢锭中各组分的质量百分比包括：0.0045wt％的C，0.02wt％的Mn，0.02wt％的Si，0.003wt％的S，0.003wt％的P，18.15wt％的Ni，12.08wt％的Co，4.55wt％的Mo，1.45wt％的Ti，余量为铁和杂质。
8.一种18Ni马氏体时效钢盘圆，其特征在于，采用权利要求1-7任意一项所述的方法制得。
9.根据权利要求8所述的一种18Ni马氏体时效钢盘圆，其特征在于，
所述18Ni马氏体时效钢盘圆的直径为φ8.5mm时，室温下抗拉强度≥2288Mpa，屈服强度≥2408Mpa，延伸率≥9.5％，断面收缩率≥53％，硬度≥55HRC。
10.根据权利要求8所述的一种18Ni马氏体时效钢盘圆，其特征在于，
所述18Ni马氏体时效钢盘圆中各组分的质量百分比包括0.0045wt％的C，0.02wt％的Mn，0.02wt％的Si，0.003wt％的S，0.003wt％的P，18.15wt％的Ni，12.08wt％的Co，4.55wt％的Mo，1.45wt％的Ti，余量为铁和杂质。
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