CN1609238A - 1Cr17Ni2不锈钢的软化退火热处理方法 - Google Patents
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Abstract
1Cr17Ni2不锈钢的软化退火热处理方法，其特征是采用“＜AC1的较高温度退火处理加高温回火处理”的二次软化退火工艺。(1)一次软化：冷拔后的钢材，5小时内进加热炉；炉内温度730℃；升温到770℃保温12小时；以20～30℃/h的速度缓慢冷却到650℃以下，空冷；(2)二次软化：一次软化的钢材进退火炉；升温到670℃保温10小时；出炉空冷。采取本发明的二次软化退火处理，使1Cr17Ni2的冷拉退火硬度降低15％，基本解决了冷拉材在冷拔和退火时出现的浅表面和角部横裂的技术问题，同时，可提高道次变形量5％，减少了生产流程，提高了生产效率，降低了生产制造成本，另外，产品质量稳定提高(表面精度从h12提高到h11级)，满足了1Cr17Ni2冷拔材的生产要求和市场需要。
Description
技术领域
本发明涉及冶金行业马氏体不锈钢的热处理工艺方法，尤其是指马氏体不锈钢冷拉材的软化退火热处理工艺方法。
背景技术
不锈钢可分为马氏体不锈钢、铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢、双相不锈钢、沉淀硬化不锈钢五大钢类；马氏体不锈钢是一类可通过热处理对其性能进行调整的不锈钢，基本是13％Cr和17％Cr的两种类型，一般可分为马氏体铬不锈钢、铬-镍马氏体不锈钢。
1Cr17Ni2是一种经典的铬-镍马氏体不锈钢，是马氏体不锈钢中强度与韧性匹配较好的钢钟之一。它对氧化性酸和大部分有机酸有良好的耐腐蚀性，一般用于硝酸、醋酸生产和轻工生产中既要求强韧性又耐腐蚀的零件。钢铁制造商生产、交货的1Cr17Ni2马氏体不锈钢成品，大量的是冷拉材圆棒和六角棒。
冷拉材六角棒和圆棒(以冷拔六角棒为例)的生产工艺是：坯料软化退火→拉圆→软化退火→表面修磨、检验→上润滑剂→拉头道六角→软化退火→酸洗、上润滑剂→拉第二道六角→软化退火(循环拉拔六角，直至成品)→检验、入库。显而易见，在1Cr17Ni2马氏体不锈钢的冷加工生产过程中，软化退火热处理(1Cr17Ni2钢的冷加工性能较差，易开裂，故每次拉拔后须立即进行软化退火，目的是消除冷加工应力，降低硬度，以便继续进行冷变形。)是必不可少的。
现有技术中，国家相关标准(中华人民共和国军用标准GJB2294-95，航空用不锈钢及耐热钢棒规范)手册中推荐的1Cr17Ni2冷拔材的软化退火制度是高温回火工艺：680℃，保温5小时。实际生产中，一般的软化退火工艺是：将1Cr17Ni2冷拔材放在罩式炉中随炉加热到650-700℃，保温8-11小时，再出炉空冷；升温速度不作规定，生产中一般的升温时间为4-5小时。其缺点是：(1)退火硬度偏高，道次变形量较小(直径在20mm以上的大规格六角棒材只能控制在3～7％左右)，生产流程较长，制造成本较高；(2)该钢种含有2～3％左右的镍(由于镍的作用，奥氏体完全分解成珠光体所需的时间非常长，很难通过高温回火的方式达到软化的目的。)，因此生产过程中受退火硬度偏高的严重制约，冷拔难度大，易造成表面拉毛和开裂；(3)钢的冷加工残余应力大，如不及时消除，易导致钢的开裂(由于每个道次的拉拔相对变形量较小，因此表层变形远大于心部，导致残余应力分布极不均匀，在随后缓慢随炉升温过程中，表面又承受一定的热应力，在400-500℃温度区间有一个应力释放过程，容易造成六角棒表面出现开裂。)。生产实践表明：采取上述传统软化退火工艺处理后的，1Cr17Ni2冷拔棒材，大规格六角棒材(直径在20mm以上)的浅表面和角部开裂较为普遍，严重时造成棒材整批报废或改制，严重制约1Cr17Ni2马氏体不锈钢冷拔材的生产需求。
发明内容
本发明开发一种1Cr17Ni2马氏体不锈钢的软化退火热处理工艺，它是对传统软化退火热处理工艺的改进，用于1Cr17Ni2冷拉材的生产，具有退火硬度低、道次变形量大的特点，减轻了冷拉拔六角棒(或圆棒)的开裂倾向，减少了拉拔道次，提高了生产效率，满足了大规格1Cr17Ni2马氏体不锈钢冷拔材的生产要求和市场需要。
本发明提供的1Cr17Ni2不锈钢的软化退火热处理方法，其特征是采用“＜AC1的较高温度退火处理加高温回火处理”的复合型软化退火热处理工艺；首先在加热炉中，对冷拔后的1Cr17Ni2冷拉材进行一次软化处理；其次在退火炉中，对待拉拔的1Cr17Ni2冷拉材进行二次软化处理：
第一阶段，在常规的高温回火热处理之前，增加一个较高温度的退火热处理工艺，对冷拔后的1Cr17Ni2冷拉材进行一次软化处理：(1)经冷拔后的含镍马氏体不锈钢1Cr17Ni2冷拉材，12小时内进加热炉；(2)加热炉炉内温度550℃～800℃(避开400-500℃应力释放区间。冷拉材能得到迅速加热，使表层拉拔应力可以迅速释放，避免了慢速升温过程中因应力叠加导致的表面开裂危险。)；(3)冷拉材随加热炉升温(升温速度不受限制)到700～800℃(1Cr17Ni2钢的相变点温度AC1＝810℃，加热炉温度应小于AC1温度)，保温1.5～15小时(保温时间太少，钢材软化效果差，冷拔困难；保温时间越长，钢材软化效果越好)；(4)以20～30℃/h的冷却速度，缓慢冷却到650℃以下，再进行空冷。
第二阶段，采用常规的高温回火工艺，对待拉拔的1Cr17Ni2冷拉材进行二次软化处理：(1)经过一次软化处理的1Cr17Ni2冷拉材，进退火炉进行补充退火；(2)冷拉材随退火炉升温(升温速度不受限制)到650～700℃的温度，在650～700℃温度，保温7～12小时(可以促进残余奥氏体的进一步分解，使退火硬度得到了进一步的降低。)；(3)冷拉材出炉，空冷。
和现有技术相比，本发明具有下列优点：
1、通过快速升温，大大减轻了大规格冷拉六角材表面的开裂倾向；
2、小于AC1温度的保温和缓冷，有利于组织形态的改善，减轻冷加工开裂倾向；
3、常规的高温回火工艺进行补充退火，可促进残余奥氏体的完全分解，有效减低硬度。
具体实施案例
某钢铁公司实施本发明专利，对1Cr17Ni2冷拉材(以六角棒冷拉材为例)进行二次软化退火处理。其特征是采用“＜AC1的较高温度退火处理加高温回火处理”的复合型软化退火热处理工艺(二次软化处理)：(A)第一阶段，在常规的高温回火热处理之前，增加一个较高温度的退火热处理工艺，首先在加热炉(连续式辊底退火炉)中，对冷拔后的1Cr17Ni2冷拉材进行一次软化处理：(1)经冷拔后的含镍马氏体不锈钢1Cr17Ni2冷拉材，采取平铺的摆料形式进连续式加热炉，从棒材拉拔完成到进加热炉升温，时间控制在5小时内(满足该钢种拉拔后必须12小时进炉的工艺要求)；(2)连续式加热炉第一段的炉内温度710～730℃(冷拉材平铺摆料，使冷拉材升温到730℃的时间极短，使冷拉材能得到迅速加热，表层拉拔应力可以迅速释放，避免了慢速升温过程中因应力叠加导致的表面开裂危险。)；(3)加热炉升温(升温速度不受限制)到710～800℃(连续式辊底退火炉中，各段的炉温可以不相同)，保温8～13小时；(4)以20～30℃/h的冷却速度，缓慢冷却到650℃以下，再进行空冷。(B)第二阶段，采用常规的高温回火工艺，在矩形罩式退火炉中，对待拉拔的1Cr17Ni2冷拉材进行二次软化处理：(1)经过一次软化处理的1Cr17Ni2冷拉材，进退火炉进行补充退火；(2)冷拉材随退火炉缓慢升温(升温速度不受限制)到650～700℃的温度，在650～700℃温度，保温8～9小时；(3)冷拉材出炉，空冷。
采取本发明的二次软化退火处理方式，使1Cr17Ni2不锈钢的冷拉退火硬度平均降低15％(见表1)，一方面，基本解决了大规格冷拉材在冷拔和退火过程中出现的浅表面和角部横裂的技术问题，另一方面，较低的软化退火硬度，有利于变形量的提高，道次变形量提高了5％，减少了生产流程(减少了冷拉材的冷拔道次、退火次数，道次从改进前的4～6道减少至2～4道，)，提高了生产效率，降低了生产制造成本，同时，产品质量稳定提高(表面精度从h12提高到h11级)，满足了大规格1Cr17Ni2马氏体不锈钢冷拔材的生产要求和市场需要。
1Cr17Ni2冷拉六角棒的软化退火硬度 表1
| 成品规格mm | 成品硬度HB | ||||
| 样本数 | 最大值 | 最小值 | 平均值 | ||
| 实施前 | 14～30 | 40 | 285 | 249 | 266 |
| 实施后 | 8～36 | 60 | 241 | 211 | 229 |
Claims (1)
1、1Cr17Ni2不锈钢的软化退火热处理方法，其特征是采用“＜ACl的较高温度退火处理加高温回火处理”的复合型软化退火热处理工艺；首先在加热炉中，对冷拔后的1Cr17Ni2冷拉材进行一次软化处理；其次在退火炉中，对待拉拔的1Cr17Ni2冷拉材进行二次软化处理：
第一阶段，在常规的高温回火热处理之前，增加一个较高温度的退火热处理工艺，对冷拔后的1Cr17Ni2冷拉材进行一次软化处理：(1)经冷拔后的含镍马氏体不锈钢1Cr17Ni2冷拉材，12小时内进加热炉；(2)加热炉炉内温度550℃～800℃；(3)冷拉材随加热炉升温到700～800℃，保温时间1.5～15小时，升温速度不受限制；(4)以20～30℃/h的冷却速度，缓慢冷却到650℃以下，再进行空冷；
第二阶段，采用常规的高温回火工艺，对待拉拔的1Cr17Ni2冷拉材进行二次软化处理：(1)经过一次软化处理的1Cr17Ni2冷拉材，进退火炉进行补充退火；(2)冷拉材随退火炉升温到650～700℃的温度，在650～700℃温度，保温7～12小时，升温速度不受限制；(3)冷拉材出炉，空冷。
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