RU2805951C1 - Rotor made of high strength stainless steel and method of its manufacturing - Google Patents
Rotor made of high strength stainless steel and method of its manufacturing Download PDFInfo
- Publication number
- RU2805951C1 RU2805951C1 RU2022105325A RU2022105325A RU2805951C1 RU 2805951 C1 RU2805951 C1 RU 2805951C1 RU 2022105325 A RU2022105325 A RU 2022105325A RU 2022105325 A RU2022105325 A RU 2022105325A RU 2805951 C1 RU2805951 C1 RU 2805951C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- forging
- temperature
- heating
- forged
- hours
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Перекрестная ссылка на родственную заявкуCross reference to related application
[01] Настоящая заявка испрашивает приоритет китайской патентной заявки №202010357799.5 под названием "РОТОР ИЗ ВЫСОКОПРОЧНОЙ НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ", поданной в Китайское национальное управление интеллектуальной собственности 29 апреля 2020 года, и которая полностью включена в настоящий документ посредством ссылки.[01] This application claims the priority of Chinese Patent Application No. 202010357799.5 entitled "HIGH STRENGTH STAINLESS STEEL ROTOR AND METHOD OF MANUFACTURING IT", filed with the China National Intellectual Property Administration on April 29, 2020, and which is incorporated herein by reference in its entirety.
Область техники, к которой относится изобретениеField of technology to which the invention relates
[02] Настоящее изобретение относится к области термической обработки металлов, в частности, к ротору из высокопрочной нержавеющей стали и способу его изготовления.[02] The present invention relates to the field of heat treatment of metals, in particular to a rotor made of high-strength stainless steel and a method for its manufacture.
Уровень техникиState of the art
[03] Высокопрочная нержавеющая сталь с высокой вязкостью и коррозионной стойкостью является превосходным конструкционным материалом и широко используется в таких областях, как нефтяная, химическая, гражданская судостроительная, аэрокосмическая и гражданская самолетостроительная промышленность. В настоящее время широко используются кованые изделия (поковки) из высокопрочной нержавеющей стали и проводятся соответствующие исследования процессов ковки.[03] High strength stainless steel with high toughness and corrosion resistance is an excellent structural material and is widely used in fields such as petroleum, chemical, civil shipbuilding, aerospace and civil aircraft industries. Currently, forged products (forgings) made of high-strength stainless steel are widely used and relevant research is being carried out on forging processes.
[04] Высокоскоростной ротор является важной частью гироскопа. Высокоскоростной ротор, изготовленный из высокопрочной нержавеющей стали, может достичь требуемых эксплуатационных характеристик благодаря таким преимуществам, как высокая прочность, высокая ударная вязкость, высокая стабильность размеров и коррозионная стойкость. В предшествующем уровне техники высокоскоростной ротор изготавливали путем резки прутка, полученного свободной ковкой из нержавеющей стали 1Cr18Ni9Ti. Однако этот способ предусматривает резку относительно большого количества прутков, что приводит к значительным потерям сырья и увеличению затрат. Между тем, ротор, обработанный на прутковом станке, имеет неплотные линии потока металла, что создает угрозу безопасности во время использования. Кроме того, ротор, изготовленный из нержавеющей стали 1Cr18Ni9Ti, имеет относительно низкую прочность - всего 560 МПа, то есть короткий срок службы.[04] The high-speed rotor is an important part of the gyroscope. The high-speed rotor, made of high-strength stainless steel, can achieve the required performance characteristics with the advantages of high strength, high toughness, high dimensional stability and corrosion resistance. In the prior art, a high-speed rotor was manufactured by cutting an open-forged 1Cr18Ni9Ti stainless steel bar. However, this method involves cutting a relatively large number of rods, which leads to significant losses of raw materials and increased costs. Meanwhile, the rotor machined on a bar mill has loose metal flow lines, which poses a safety hazard during use. In addition, the rotor, made of 1Cr18Ni9Ti stainless steel, has a relatively low strength of only 560 MPa, which means a short service life.
Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the invention
[05] С учетом вышеизложенного анализа, целью настоящего изобретения является создание ротора из высокопрочной нержавеющей стали и способа его изготовления, позволяющих решить проблемы предшествующего уровня техники, связанные с низкой прочностью и коротким сроком службы ротора, а также со значительными потерями сырья в процессе резки поковки.[05] In view of the above analysis, the purpose of the present invention is to provide a high-strength stainless steel rotor and a method for its manufacture that solves the problems of the prior art associated with low strength and short service life of the rotor, as well as significant losses of raw materials during the forging cutting process .
[06] Цель настоящего изобретения достигается с помощью следующих технических решений:[06] The purpose of the present invention is achieved using the following technical solutions:
[07] Ротор из высокопрочной нержавеющей стали, содержащий следующие элементные компоненты в массовых долях: С: 0,03-0,050%, Cr: 14,90-15,80%, Ni: 5,00-5,70%, Cu: 2,20-2,80%, (Nb+Ta): 0,35-0,44%, Mo: 0,45-0,54%, V: 0,06-0,10%, Si: 0,20-0,60%, Mn: 0,40-0,80%, P≤0,010%, S≤0,010%, O≤0,003%, a также баланс железа и неизбежных примесей[07] Rotor made of high-strength stainless steel, containing the following elemental components in mass fractions: C: 0.03-0.050%, Cr: 14.90-15.80%, Ni: 5.00-5.70%, Cu: 2.20-2.80%, (Nb+Ta): 0.35-0.44%, Mo: 0.45-0.54%, V: 0.06-0.10%, Si: 0, 20-0.60%, Mn: 0.40-0.80%, P≤0.010%, S≤0.010%, O≤0.003%, as well as the balance of iron and unavoidable impurities
[08] В некоторых вариантах осуществления изобретения ротор из высокопрочной нержавеющей стали может содержать следующие элементные компоненты в массовых долях: С: 0,043%, Cr: 15,4%, Ni: 5,35%, Cu: 2,52%, (Nb+Ta): 0,41%, Mo: 0,53%, V: 0,08%, Si: 0,25%, Mn: 0,46%, P: 0,005%, S≤0,010%, O≤0,003%, a также баланс железа и неизбежных примесей.[08] In some embodiments, the high strength stainless steel rotor may contain the following elemental components in mass fractions: C: 0.043%, Cr: 15.4%, Ni: 5.35%, Cu: 2.52%, (Nb +Ta): 0.41%, Mo: 0.53%, V: 0.08%, Si: 0.25%, Mn: 0.46%, P: 0.005%, S≤0.010%, O≤0.003 %, as well as the balance of iron and inevitable impurities.
[09] Способ изготовления вышеуказанного высокопрочного ротора из нержавеющей стали, содержащий следующие этапы:[09] A method for manufacturing the above high-strength stainless steel rotor, comprising the following steps:
[10] этап 1: подготавливают заготовку ротора из нержавеющей стали;[10] stage 1: prepare a stainless steel rotor blank;
[11] этап 2: подвергают заготовку ротора из нержавеющей стали первому нагреву и свободной ковке, а затем первому отжигу и поверхностной обработке для получения кованой заготовки;[11] Step 2: subject the stainless steel rotor blank to first heating and free forging, and then first annealing and surface treatment to obtain a forged blank;
[12] этап 3: подвергают кованую заготовку второму нагреву, объемной штамповке, а затем второму отжигу и обработке раствором для получения поковки; и[12] Step 3: Subject the forged workpiece to a second heating, die forging, and then a second annealing and solution treatment to obtain a forging; And
[13] этап 4: подвергают поковку черновой обработке, старению и чистовой обработке для получения ротора из высокопрочной нержавеющей стали.[13] Stage 4: Subject the forging to roughing, aging and finishing to obtain a high-strength stainless steel rotor.
[14] В некоторых вариантах осуществления изобретения на этапе 1 заготовка ротора из нержавеющей стали может иметь длину 450-480 мм и диаметр ∅ 350 мм.[14] In some embodiments of the invention in step 1, the stainless steel rotor blank may have a length of 450-480 mm and a diameter of ∅ 350 mm.
[15] В некоторых вариантах осуществления изобретения на этапе 2 первый нагрев может, в частности, включать в себя:[15] In some embodiments of the invention, in step 2, the first heating may specifically include:
[16] нагрев газовой печи до температуры 750°С, загрузку заготовки ротора из нержавеющей стали в газовую печь, выдержку в течение 1,5-2 ч, дальнейший нагрев до температуры 1140-1170°С со скоростью 200-300°С/ч и выдержку в течение 2-3 ч.[16] heating a gas furnace to a temperature of 750°C, loading a stainless steel rotor blank into a gas furnace, holding for 1.5-2 hours, further heating to a temperature of 1140-1170°C at a rate of 200-300°C/h and exposure for 2-3 hours.
[17] В некоторых вариантах осуществления изобретения на этапе 2 свободная ковка может включать в себя две осадки и одну вытяжку и, в частности, может быть проведена следующим образом:[17] In some embodiments, step 2 open forging may involve two upsets and one draw and, in particular, may be carried out as follows:
[18] подвергают заготовку ротора из нержавеющей стали первой осадке до диаметра ∅ 440-460 мм, вытяжке до диаметра ∅ 350-380 мм, а затем второй осадке до диаметра ∅ 440-460 мм, причем свободная ковка может иметь начальную температуру обработки 1140-1170°С и конечную температуру обработки не менее 900°С; и[18] subject a stainless steel rotor blank to first upsetting to a diameter of ∅ 440-460 mm, drawing to a diameter of ∅ 350-380 mm, and then a second upsetting to a diameter of ∅ 440-460 mm, and free forging can have an initial processing temperature of 1140- 1170°C and final processing temperature of at least 900°C; And
[19] после свободной ковки охлаждают заготовку ротора из нержавеющей стали в куче до температуры 300°С, осуществляют рассеивание и охлаждение на воздухе до температуры окружающей среды.[19] after free forging, cool the stainless steel rotor blank in a heap to a temperature of 300°C, dissipate and cool in air to ambient temperature.
[20] В некоторых вариантах осуществления изобретения на этапе 2 первый отжиг может, в частности, включать в себя:[20] In some embodiments, the first annealing in step 2 may include, but is not limited to:
[21] помещение заготовки ротора из нержавеющей стали после свободной ковки в печь сопротивления, нагрев до температуры 640-660°С, выдержку в течение 12-20 ч и охлаждение до температуры окружающей среды вместе с печью для получения кованой заготовки.[21] placing a stainless steel rotor blank after free forging in a resistance furnace, heating to a temperature of 640-660°C, holding for 12-20 hours and cooling to ambient temperature together with the furnace to obtain a forged blank.
[22] В некоторых вариантах осуществления изобретения, на этапе 3 второй нагрев может, в частности, включать в себя:[22] In some embodiments of the invention, in step 3, the second heating may specifically include:
[23] нагрев газовой печи до температуры 750°С, загрузку кованой заготовки в газовую печь, выдержку в течение 1,5-3 ч, дальнейший нагрев до температуры 1120-1150°С со скоростью 100-150°С/ч и выдержку в течение 1-2 ч.[23] heating a gas furnace to a temperature of 750°C, loading a forged billet into a gas furnace, holding for 1.5-3 hours, further heating to a temperature of 1120-1150°C at a rate of 100-150°C/h and holding for for 1-2 hours.
[24] В некоторых вариантах осуществления изобретения на этапе 3 объемная штамповка может, в частности, включать в себя:[24] In some embodiments, step 3 die forging may include, but is not limited to:
[25] помещение кованой заготовки после второго нагрева в машину для объемной штамповки с начальной температурой обработки 1120-1140°С и конечной температурой обработки не менее 900°С, а затем охлаждение на воздухе кованой заготовки после объемной штамповки до температуры окружающей среды.[25] placing the forged workpiece after the second heating in a die forging machine with an initial processing temperature of 1120-1140°C and a final processing temperature of at least 900°C, and then air cooling the forged workpiece after die forging to ambient temperature.
[26] В некоторых вариантах осуществления изобретения объемная штамповка может быть проведена посредством 5-кратной деформации прессованием кованой заготовки с помощью нижнего штампа, причем 5-кратная деформация прессованием может быть проведена следующим образом:[26] In some embodiments, die forging may be performed by pressing the forged blank 5 times using a lower die, wherein the 5 times pressing may be performed as follows:
[27] первую деформацию прессованием проводят путем прессования кованой заготовки с помощью верхнего штампа под давлением 2000-3000 тонн;[27] the first pressing deformation is carried out by pressing the forged blank using an upper die under a pressure of 2000-3000 tons;
[28] вторую и третью деформации прессованием проводят путем прессования кованой заготовки с помощью верхнего штампа под давлением не менее 5000 тонн;[28] the second and third pressing deformations are carried out by pressing the forged blank using an upper die under a pressure of at least 5000 tons;
[29] четвертую деформацию прессованием проводят путем прессования кованой заготовки под давлением 4500 тонн; и[29] the fourth pressing deformation is carried out by pressing the forged billet under a pressure of 4500 tons; And
[30] пятую деформацию прессованием проводят путем прессования кованой заготовки под давлением 4000 тонн в течение 30-40 с.[30] the fifth deformation by pressing is carried out by pressing the forged billet under a pressure of 4000 tons for 30-40 s.
[31] В некоторых вариантах осуществления изобретения кованая заготовка, полученная после объемной штамповки, может иметь толщину, спрессованную с 280 мм до 100-120 мм, то есть коэффициент уковки более 2.[31] In some embodiments of the invention, the forged blank obtained after die forging may have a thickness compressed from 280 mm to 100-120 mm, that is, a forging factor greater than 2.
[32] В некоторых вариантах осуществления изобретения на этапе 3 второй отжиг может, в частности, включать в себя:[32] In some embodiments, the second annealing in step 3 may include, but is not limited to:
[33] помещение кованой заготовки после объемной штамповки в печь сопротивления, нагрев до температуры 640-660°С, выдержку в течение 25-30 ч и охлаждение до температуры окружающей среды вместе с печью.[33] placing the forged workpiece after die forging in a resistance furnace, heating to a temperature of 640-660°C, holding for 25-30 hours and cooling to ambient temperature together with the furnace.
[34] В некоторых вариантах осуществления изобретения на этапе 3 обработка раствором может, в частности, включать в себя:[34] In some embodiments, step 3 solution treatment may include, but is not limited to:
[35] помещение кованой заготовки после второго отжига в печь сопротивления, нагрев до температуры 1035-1045°С, выдержку в течение 1-1,5 ч и охлаждение на воздухе до температуры не более 32°С для получения поковки.[35] placing the forged workpiece after the second annealing in a resistance furnace, heating to a temperature of 1035-1045°C, holding for 1-1.5 hours and cooling in air to a temperature of no more than 32°C to obtain a forging.
[36] В некоторых вариантах осуществления изобретения на этапе 4 старение может, в частности, включать в себя:[36] In some embodiments, in step 4, aging may specifically include:
[37] помещение поковки после черновой обработки в печь сопротивления, нагрев до температуры 550-560°С, выдержку в течение 4-4,5 ч и охлаждение на воздухе до температуры окружающей среды.[37] placing the forging after roughing in a resistance furnace, heating to a temperature of 550-560°C, holding for 4-4.5 hours and cooling in air to ambient temperature.
[38] В некоторых вариантах осуществления изобретения ротор из высокопрочной нержавеющей стали после чистовой обработки может иметь шероховатость поверхности до Ra1,6.[38] In some embodiments, the high strength stainless steel rotor may have a surface finish of up to Ra1.6 when finished.
[39] По сравнению с предшествующим уровнем техники, настоящее изобретение имеет по меньшей мере одно из следующих преимуществ:[39] Compared with the prior art, the present invention has at least one of the following advantages:
[40] 1. В настоящем изобретении ротор изготавливают, подвергая высокопрочную нержавеющую сталь сочетанию свободной ковки и объемной штамповки, нагреву перед свободной ковкой и объемной штамповкой, а затем отжигу после свободной ковки и объемной штамповки, и после последнего отжига, подвергая полученные поковки обработке раствором, черновой обработке, старению и чистовой обработке. Полученный ротор имеет предел прочности при растяжении Rm не менее 1100 МПа, предел текучести Rp02 не менее 1000 МПа, удлинение после разрыва А не менее 15%, усадку сечения Z не менее 55% и твердость не менее 36 HRC. По сравнению с существующими роторами, ротор согласно настоящему изобретению имеет прочность, увеличенную не менее чем на 500 МПа, что приводит к увеличению срока службы.[40] 1. In the present invention, the rotor is manufactured by subjecting high-strength stainless steel to a combination of open forging and die forging, heating before open forging and die forging, and then annealing after open forging and die forging, and after the last annealing, subjecting the resulting forgings to solution processing , roughing, aging and finishing. The resulting rotor has a tensile strength Rm of at least 1100 MPa, a yield strength Rp 02 of at least 1000 MPa, elongation after break A of at least 15%, section shrinkage Z of at least 55% and a hardness of at least 36 HRC. Compared with existing rotors, the rotor according to the present invention has a strength increased by at least 500 MPa, which results in an increase in service life.
[41] 2. Настоящее изобретение предлагает процесс изготовления, включающий в себя последовательное проведение свободной ковки и объемной штамповки, причем свободная ковка имеет коэффициент уковки более 3, объемная штамповка имеет коэффициент уковки более 2, а суммарный коэффициент уковки свободной ковки и объемной штамповки составляет более 5. Имеется большая степень деформации как в поперечном, так и в продольном направлениях, аустенит имеет небольшой размер зерен (не менее уровня 6), указывающий на то, что зерна относительно сильно разрушены. Поэтому поковки имеют однородные механические свойства в горизонтальном и продольном направлениях, что улучшает усталостную долговечность вращающихся частей высокоскоростного ротора, тем самым повышая его безопасность и надежность.[41] 2. The present invention provides a manufacturing process that includes sequential open forging and die forging, wherein open forging has a forging factor of more than 3, die forging has a forging factor of more than 2, and the total forging factor of open forging and die forging is more than 5. There is a large degree of deformation in both the transverse and longitudinal directions, austenite has a small grain size (at least level 6), indicating that the grains are relatively severely damaged. Therefore, the forgings have uniform mechanical properties in the horizontal and longitudinal directions, which improves the fatigue life of the rotating parts of the high-speed rotor, thereby increasing its safety and reliability.
[42] 3. В настоящем изобретении свободная ковка заготовки включает в себя две осадки и одну вытяжку. Заготовку подвергают первой осадке до диаметра ∅ 440-460 мм, вытяжке до диаметра ∅ 350-380 мм, а затем второй осадке до диаметра ∅ 440-460 мм. Заготовку после двух осадок и одной вытяжки подвергают свободной ковке. Свободная ковка заготовки имеет начальную температуру обработки 1140-1170°С, предпочтительно 1140-1150°С. Две осадки и одна вытяжка свободной ковки направлены на создание большей степени деформации заготовки для получения зерен относительно небольшого и одинакового размера в горизонтальном и продольном направлениях.[42] 3. In the present invention, open-die forging of a workpiece includes two upsets and one drawing. The workpiece is subjected to the first upsetting to a diameter of ∅ 440-460 mm, drawing to a diameter of ∅ 350-380 mm, and then a second upsetting to a diameter of ∅ 440-460 mm. After two upsets and one stretch, the workpiece is subjected to free forging. Free forging of the workpiece has an initial processing temperature of 1140-1170°C, preferably 1140-1150°C. Two upsets and one draw of open forging are aimed at creating a greater degree of deformation of the workpiece to obtain grains of relatively small and uniform size in the horizontal and longitudinal directions.
[43] 4. В настоящем изобретении применяют первый отжиг после свободной ковки и второй отжиг после объемной штамповки. В процессе ковки температуру строго контролируют следующим образом: свободная ковка имеет начальную температуру обработки 1140-1170°С и конечную температуру обработки не менее 900°С, объемная штамповка имеет начальную температуру обработки 1120-1140°С и конечную температуру обработки не менее 900°С. Кованая заготовка при такой температуре обладает требуемой термопластичностью. Степень и размер деформации каждый раз контролируют для упрощения процесса деформации, обеспечения пластичности материалов во время ковки и получения относительно большого коэффициента уковки без таких дефектов, как трещины.[43] 4. In the present invention, the first annealing after open forging and the second annealing after die forging are used. During the forging process, the temperature is strictly controlled as follows: free forging has an initial processing temperature of 1140-1170°C and a final processing temperature of at least 900°C; die forging has an initial processing temperature of 1120-1140°C and a final processing temperature of at least 900°C. . The forged billet at this temperature has the required thermoplasticity. The degree and size of the deformation is controlled each time to simplify the deformation process, ensure the ductility of the materials during forging, and obtain a relatively high forging ratio without defects such as cracks.
[44] 5. В настоящем изобретении проведение черновой обработки на поковках после обработки раствором может уменьшить износ инструмента и оставить небольшой припуск на чистовую обработку, а проведение чистовой обработки после старения может уменьшить износ инструмента из-за увеличения твердости материала.[44] 5. In the present invention, performing rough machining on forgings after solution processing can reduce tool wear and leave a small allowance for finishing, and performing finishing machining after aging can reduce tool wear due to increased material hardness.
[45] 6. В настоящем изобретении замкнутая линия потока металла вдоль формы поковки может быть получена путем сочетания свободной ковки и объемной штамповки. Изготовленный ротор имеет целозамкнутую линию потока металла, что улучшает сопротивление усталости и безопасность использования, в результате чего ротор имеет срок службы более 10 лет.[45] 6. In the present invention, a closed metal flow line along the forging shape can be obtained by a combination of open forging and die forging. The manufactured rotor has an integral metal flow line, which improves fatigue resistance and safety of use, resulting in the rotor having a service life of more than 10 years.
[46] 7. В настоящем изобретении, поковки имеют небольшой объем резания, что позволяет сэкономить количество сырья и эффективно снизить стоимость, при этом избегая проблем с большим объемом обработки и потерями сырья, присутствующих в обычной технологии, в которой пруток непосредственно режут и обрабатывают для получения поковок. Кроме того, ротор имеет требуемую прочность и квалификационный показатель, достигающий 100%.[46] 7. In the present invention, the forgings have a small cutting volume, which can save the amount of raw materials and effectively reduce the cost, while avoiding the problems of large processing volume and raw material wastage present in the conventional technology, in which the bar is directly cut and processed to receiving forgings. In addition, the rotor has the required strength and a qualification rate reaching 100%.
[47] Вышеуказанные технические решения в настоящем изобретении также могут быть объединены друг с другом для осуществления более предпочтительных комбинированных решений. Другие особенности и преимущества настоящего изобретения перечислены ниже, и некоторые из них станут очевидными из раскрытия или будут понятны при осуществлении настоящего изобретения. Цели и другие преимущества настоящего изобретения могут быть реализованы или получены с помощью сведений, в частности, указанных в раскрытии и сопроводительных чертежах.[47] The above technical solutions in the present invention can also be combined with each other to realize more preferable combination solutions. Other features and advantages of the present invention are listed below, some of which will become apparent from the disclosure or will be apparent from practice of the present invention. The objects and other advantages of the present invention can be realized or obtained by reference to the information particularly set forth in the disclosure and the accompanying drawings.
Краткое описание чертежейBrief description of drawings
[48] Сопроводительные чертежи приведены только для иллюстрации частных вариантов осуществления, а не для ограничения настоящего изобретения. Одинаковые ссылочные позиции обозначают одинаковые компоненты на всех сопроводительных чертежах.[48] The accompanying drawings are provided only to illustrate particular embodiments and not to limit the present invention. Like reference numbers denote like components throughout the accompanying drawings.
[49] На ФИГ. 1 показана схематическая диаграмма объемной штамповки ротора.[49] In FIG. Figure 1 shows a schematic diagram of rotor die forging.
[50] На ФИГ. 2 показана схематическая диаграмма ротора.[50] In FIG. Figure 2 shows a schematic diagram of the rotor.
[51] На ФИГ. 3 показан размер зерен в центральной части[51] In FIG. Figure 3 shows the grain size in the central part
высокоскоростного ротора, раскрытого в примере 1.high-speed rotor disclosed in example 1.
[52] На ФИГ. 4 показан размер зерен боковой части высокоскоростного ротора, раскрытого в примере 1.[52] In FIG. Figure 4 shows the grain size of the side portion of the high-speed rotor disclosed in Example 1.
[53] На ФИГ. 5 показан размер зерен в центральной части высокоскоростного ротора, раскрытого в сравнительном примере 1.[53] In FIG. 5 shows the grain size in the central part of the high-speed rotor disclosed in Comparative Example 1.
[54] На ФИГ. 6 показан размер зерен в боковой части высокоскоростного ротора, раскрытого в сравнительном примере 1.[54] In FIG. 6 shows the grain size in the side of the high-speed rotor disclosed in Comparative Example 1.
Осуществление изобретенияCarrying out the invention
[55] Предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения подробно раскрыты ниже со ссылкой на сопроводительные чертежи. Сопроводительные чертежи являются частью настоящего изобретения и используются вместе с вариантами его осуществления для пояснения принципов настоящего изобретения, а не для ограничения его объема.[55] Preferred embodiments of the present invention are described in detail below with reference to the accompanying drawings. The accompanying drawings form part of the present invention and are used in conjunction with embodiments thereof to explain the principles of the present invention and not to limit its scope.
[56] Частный вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой высокопрочный ротор из нержавеющей стали, содержащий следующие элементные компоненты в массовых долях: С: 0,03-0,050%, С: 0,03-0,050%, Cr: 14,90-15,80%, Ni: 5,00-5,70%, Cu: 2,20-2,80%, (Nb+Ta): 0,35-0,44%, Mo: 0,45-0,54%, V: 0,06-0,10%, Si: 0,20-0,60%, Mn: 0,40-0,80%, P≤0,010%, S≤0,010%, O≤0,003%, а также баланс железа и неизбежных примесей.[56] A particular embodiment of the present invention is a high-strength stainless steel rotor containing the following elemental components in mass fractions: C: 0.03-0.050%, C: 0.03-0.050%, Cr: 14.90-15, 80%, Ni: 5.00-5.70%, Cu: 2.20-2.80%, (Nb+Ta): 0.35-0.44%, Mo: 0.45-0.54% , V: 0.06-0.10%, Si: 0.20-0.60%, Mn: 0.40-0.80%, P≤0.010%, S≤0.010%, O≤0.003%, and also the balance of iron and unavoidable impurities.
[57] Для получения высокопрочного ротора добавляют 5,00-5,70% Ni для получения мартенситной структуры, усиливающий элемент Cu (2,20-2,80%) добавляют для ускорения второй фазы ε-Cu, Nb добавляют для получения фазы выделения NbC, а добавление Мо оказывает эффект укрепления твердого раствора. Для обеспечения усталостных характеристик Р и S уменьшены до уровня не более 0,01%. Для снижения содержания оксидных включений и улучшения усталостных характеристик содержание О снижено до уровня не более 0,003%. Для улучшения коррозионной стойкости ротора элемент Cr имеет степень легирования 14,90-15,80%.[57] To obtain a high-strength rotor, 5.00-5.70% Ni is added to obtain a martensitic structure, a reinforcing element Cu (2.20-2.80%) is added to accelerate the second phase of ε-Cu, Nb is added to obtain a precipitation phase NbC, and the addition of Mo has the effect of strengthening the solid solution. To ensure fatigue characteristics, P and S are reduced to a level of no more than 0.01%. To reduce the content of oxide inclusions and improve fatigue characteristics, the O content was reduced to a level of no more than 0.003%. To improve the corrosion resistance of the rotor, the Cr element has an alloying degree of 14.90-15.80%.
[58] Настоящее изобретение ниже предлагает способ изготовления высокопрочного ротора из нержавеющей стали, содержащий следующие этапы:[58] The present invention below provides a method for manufacturing a high strength stainless steel rotor, comprising the following steps:
[59] На этапе 1 подготавливают заготовку ротора из нержавеющей стали.[59] In step 1, a stainless steel rotor blank is prepared.
[60] На этапе 2 заготовку ротора из нержавеющей стали подвергают первому нагреву и свободной ковке, а затем первому отжигу и поверхностной обработке для получения кованой заготовки.[60] In step 2, the stainless steel rotor blank is subjected to first heating and free forging, and then first annealing and surface treatment to obtain a forged blank.
[61] Первый нагрев, в частности, включает в себя: нагрев газовой печи до температуры 750°С, загрузку заготовки ротора из нержавеющей стали в газовую печь, выдержку в течение 1,5-2 ч, нагрев до температуры 1140-1170°С со скоростью 200-300°С/ч и выдержку в течение 2-3 ч. Свободная ковка включает в себя две осадки и одну вытяжку и, в частности, ее проводят следующим образом: заготовку ротора из нержавеющей стали подвергают первой осадке до диаметра ∅ 440-460 мм, вытяжке до диаметра ∅ 350-380 мм, а затем второй осадке до диаметра ∅ 440-460 мм, причем свободная ковка имеет начальную температуру обработки 1140-1170°С и конечную температуру обработки не менее 900°С, после свободной ковки заготовку ротора из нержавеющей стали охлаждают в куче до температуры 300°С, рассеивают и охлаждают на воздухе до температуры окружающей среды. Первый отжиг, в частности, включает в себя: после свободной ковки помещение заготовки ротора из нержавеющей стали в печь сопротивления, нагрев до температуры 640-660°С, выдержку в течение 12-20 ч и охлаждение до температуры окружающей среды вместе с печью для получения кованой заготовки.[61] The first heating, in particular, includes: heating the gas furnace to a temperature of 750°C, loading the stainless steel rotor blank into the gas furnace, holding for 1.5-2 hours, heating to a temperature of 1140-1170°C at a speed of 200-300°C/h and holding for 2-3 hours. Free forging includes two upsets and one drawing and, in particular, it is carried out as follows: a stainless steel rotor blank is subjected to the first upset to a diameter of ∅ 440 -460 mm, drawing to a diameter of ∅ 350-380 mm, and then a second upsetting to a diameter of ∅ 440-460 mm, and free forging has an initial processing temperature of 1140-1170 ° C and a final processing temperature of at least 900 ° C, after free forging The stainless steel rotor blank is cooled in a heap to a temperature of 300°C, dispersed and cooled in air to ambient temperature. The first annealing, in particular, includes: after free forging, placing the stainless steel rotor blank in a resistance furnace, heating to a temperature of 640-660°C, holding for 12-20 hours and cooling to ambient temperature together with the furnace to obtain forged workpiece.
[62] На этапе 3 кованую заготовку подвергают второму нагреву, объемной штамповке, а затем второму отжигу и обработке раствором для получения поковки.[62] In step 3, the forged blank is subjected to a second heating, die forging, and then a second annealing and solution treatment to produce a forging.
[63] Второй нагрев, в частности, включает в себя: нагрев газовой печи до температуры 750°С, загрузку кованой заготовки в газовую печь, выдержку в течение 1,5-3 ч, дальнейший нагрев до температуры 1120-1150°С со скоростью 100-150°С/ч и выдержку в течение 1-2 ч. Объемная штамповка, в частности, включает в себя: после второго нагрева помещение кованой заготовки в машину для объемной штамповки с начальной температурой обработки 1120-1140°С и конечной температурой обработки не менее 900°С, а затем охлаждение на воздухе кованой заготовки после объемной штамповки до температуры окружающей среды. Второй отжиг, в частности, включает в себя: помещение кованой заготовки после объемной штамповки в печь сопротивления, нагрев до температуры 640-660°С, выдержку в течение 25-30 ч и охлаждение до температуры окружающей среды вместе с печью. Обработка раствором, в частности, включает в себя: после второго отжига помещение кованой заготовки в печь сопротивления, нагрев до температуры 1035-1045°С, выдержку в течение 1-1,5 ч и охлаждение на воздухе до температуры не более 32°С для получения поковки.[63] The second heating, in particular, includes: heating a gas furnace to a temperature of 750°C, loading a forged billet into a gas furnace, holding for 1.5-3 hours, further heating to a temperature of 1120-1150°C at a speed 100-150°C/h and holding for 1-2 hours. Volume forging, in particular, includes: after the second heating, placing the forged workpiece in a die forging machine with an initial processing temperature of 1120-1140 °C and a final processing temperature not less than 900°C, and then air cooling of the forged workpiece after die forging to ambient temperature. The second annealing, in particular, includes: placing the forged workpiece after die forging in a resistance furnace, heating to a temperature of 640-660°C, holding for 25-30 hours and cooling to ambient temperature along with the furnace. Solution treatment, in particular, includes: after the second annealing, placing the forged workpiece in a resistance furnace, heating to a temperature of 1035-1045°C, holding for 1-1.5 hours and cooling in air to a temperature of no more than 32°C for receiving forgings.
[64] На этапе 4 поковку подвергают черновой обработке, старению и чистовой обработке для получения ротора из высокопрочной нержавеющей стали.[64] In Step 4, the forging is roughed, aged, and finished to produce a high-strength stainless steel rotor.
[65] Старение, в частности, включает в себя: после черновой обработки помещение поковки в печь сопротивления, нагрев до температуры 550-560°С, выдержку в течение 4-4,5 ч и охлаждение на воздухе до температуры окружающей среды.[65] Aging, in particular, includes: after rough processing, placing the forging in a resistance furnace, heating to a temperature of 550-560°C, holding for 4-4.5 hours and cooling in air to ambient temperature.
[66] В частности, на этапе 1 подготавливают пруток из высокопрочной нержавеющей стали диаметром ∅ 350 мм, разрезают на заготовки длиной 450-480 мм и удаляют поверхностные заусенцы. Для снижения концентрации напряжений на краях и углах в последующих процессах ковки и для устранения потенциальной угрозы безопасности края двух торцов заготовки скругляют до R20.[66] In particular, at stage 1, a high-strength stainless steel rod with a diameter of ∅ 350 mm is prepared, cut into pieces 450-480 mm long, and surface burrs are removed. To reduce stress concentrations at the edges and corners in subsequent forging processes and to eliminate potential safety hazards, the edges of the two ends of the workpiece are rounded to R20.
[67] Этап 2, в частности, содержит следующие подэтапы.[67] Stage 2, in particular, contains the following sub-stages.
[68] На этапе 21 заготовку подвергают первому нагреву в газовой печи.[68] In step 21, the workpiece is subjected to first heating in a gas furnace.
[69] Первый нагрев, в частности, включает в себя: нагрев газовой печи до температуры 750-760°С, загрузку заготовки ротора из нержавеющей стали в газовую печь, выдержку в течение 1,5-2 ч, дальнейший нагрев до температуры 1140-1170°С со скоростью 200-300°С/ч и выдержку в течение 2-3 ч. Заготовку загружают в печь с температурой 750-760°С, что позволяет заготовке быстро пройти через температурный интервал хрупкости 400-470°С, при этом хрупкость снижается. Если заготовку выдерживают при температуре 400-470°С в течение длительного времени, то в ее структуре осаждается упрочняющая фаза, что увеличивает склонность материала к растрескиванию из-за влияния внутреннего термического напряжения.[69] The first heating, in particular, includes: heating the gas furnace to a temperature of 750-760°C, loading the stainless steel rotor blank into the gas furnace, holding for 1.5-2 hours, further heating to a temperature of 1140- 1170°C at a rate of 200-300°C/h and held for 2-3 hours. The workpiece is loaded into a furnace at a temperature of 750-760°C, which allows the workpiece to quickly pass through the brittleness temperature range of 400-470°C, while fragility is reduced. If the workpiece is kept at a temperature of 400-470°C for a long time, then a strengthening phase is deposited in its structure, which increases the tendency of the material to crack due to the influence of internal thermal stress.
[70] По сравнению со скоростью нагрева газовой печи в предшествующем уровне техники 100°С/ч, заготовка в настоящем изобретении быстро нагревается до температуры 1140-1170°С со скоростью 200-300°С/ч, таким образом, сокращается время нагрева, снижается энергопотребление и повышается эффективность производства. Кроме того, сокращение времени нагрева может также подавлять рост зерен аустенита в заготовке из нержавеющей стали при высоких температурах для повышения прочности заготовки и снижения ее пластичности. Заготовку выдерживают при температуре 1140-1170°С в течение 2-3 ч для обеспечения однородности температуры и структуры заготовки перед ковкой.[70] Compared with the heating rate of the gas furnace in the prior art of 100°C/h, the workpiece in the present invention is quickly heated to a temperature of 1140-1170°C at a rate of 200-300°C/h, thus shortening the heating time, Energy consumption is reduced and production efficiency is increased. In addition, shortening the heating time can also suppress the growth of austenite grains in a stainless steel workpiece at high temperatures to improve the strength of the workpiece and reduce its ductility. The workpiece is kept at a temperature of 1140-1170°C for 2-3 hours to ensure uniform temperature and structure of the workpiece before forging.
[71] На этапе 22 заготовку подвергают свободной ковке.[71] In step 22, the workpiece is open-forged.
[72] Свободная ковка заготовки включает в себя две осадки и одну вытяжку. Заготовку подвергают первой осадке до диаметра ∅ 440-460 мм, вытяжке до диаметра ∅ 350-380 мм, а затем второй осадке до диаметра ∅ 440-460 мм. Заготовку после двух осадок и одной вытяжки подвергают свободной ковке. Свободную ковку заготовки проводят с начальной температурой обработки 1140-1170°С, предпочтительно 1140-1150°С. Две осадки и одну вытяжку выполняют для создания большей степени деформации заготовки и получения зерен относительно небольшого и одинакового размера в горизонтальном и продольном направлениях для последующей объемной штамповки.[72] Free forging of a workpiece involves two upsets and one drawing. The workpiece is subjected to the first upsetting to a diameter of ∅ 440-460 mm, drawing to a diameter of ∅ 350-380 mm, and then a second upsetting to a diameter of ∅ 440-460 mm. After two upsets and one stretch, the workpiece is subjected to free forging. Free forging of the workpiece is carried out with an initial processing temperature of 1140-1170°C, preferably 1140-1150°C. Two upsets and one stretch are performed to create a greater degree of deformation of the workpiece and obtain grains of relatively small and uniform size in the horizontal and longitudinal directions for subsequent volumetric stamping.
[73] В предшествующем уровне техники пруток непосредственно обрабатывают до получения ротора без деформации и коэффициента уковки. В настоящем изобретении, пруток подвергают ковке для получения относительно большого коэффициента уковки. При свободной ковке коэффициент уковки составляет более 3, что означает сильную деформацию зерен, в результате чего накопленная энергия может образовывать новые центры образования зерен на границах деформированных зерен, и происходит рекристаллизация с образованием мелких и однородных равноосных зерен.[73] In the prior art, the rod is directly processed to obtain a rotor without deformation and forging ratio. In the present invention, the rod is forged to obtain a relatively large forging ratio. In open forging, the forging factor is more than 3, which means that the grains are severely deformed, as a result of which the accumulated energy can form new grain formation centers at the boundaries of the deformed grains, and recrystallization occurs to form small and uniform equiaxed grains.
[74] Кроме того, для обеспечения полной деформации заготовки и разрушения зерен до мелких, а также для того, чтобы заготовка не растрескалась во время ковки, конечная температура обработки в настоящем изобретении составляет более 900°С. После свободной ковки кованую заготовку охлаждают в куче до 300°С, рассеивают и охлаждают на воздухе, что в основном направлено на предотвращение растрескивания, вызванного неравномерным термическим напряжением в центральной части и на поверхности кованой заготовки из-за чрезмерной скорости охлаждения. Заготовку подвергают свободной ковке для получения кованой заготовки.[74] In addition, to ensure that the workpiece is completely deformed and the grains are broken down into fine grains, and to ensure that the workpiece does not crack during forging, the final processing temperature in the present invention is more than 900°C. After free forging, the forged billet is cooled in the pile to 300°C, dispersed and air cooled, which is mainly aimed at preventing cracking caused by uneven thermal stress in the central part and on the surface of the forged billet due to excessive cooling rate. The workpiece is subjected to open forging to obtain a forged workpiece.
[75] На этапе 23 заготовку подвергают первому отжигу.[75] In step 23, the workpiece is subjected to first annealing.
[76] Кованую заготовку помещают в печь сопротивления, нагревают до температуры 640-660°С, предпочтительно 640-650°С, и выдерживают в течение 12-20 ч, предпочтительно 12-15 ч. Первый отжиг необходим для устранения дефектов структуры, вызванных неравномерной деформацией при ковке, уменьшением плотности дислокаций между зернами поковок, тем самым делая их структуру однородной и устраняя остаточные напряжения.[76] The forged workpiece is placed in a resistance furnace, heated to a temperature of 640-660°C, preferably 640-650°C, and held for 12-20 hours, preferably 12-15 hours. The first annealing is necessary to eliminate structural defects caused by uneven deformation during forging, reducing the dislocation density between the grains of forgings, thereby making their structure homogeneous and eliminating residual stresses.
[77] В предшествующем уровне техники заготовка имеет температуру отжига 620-640°С или не подвергается обработке отжигом. По сравнению с температурой отжига 620-640°С в предшествующем уровне техники, обработку отжигом согласно настоящему изобретению проводят в более высоком диапазоне температур из-за большого коэффициента уковки, значительной деформации и большого внутреннего напряжения в кованой заготовке во время свободной ковки, это внутреннее напряжение может быть устранено более высокой температурой отжига.[77] In the prior art, the workpiece has an annealing temperature of 620-640°C or is not subjected to annealing treatment. Compared with the annealing temperature of 620-640°C in the prior art, the annealing treatment of the present invention is carried out in a higher temperature range due to the large forging ratio, large deformation and large internal stress in the forged workpiece during open forging, this internal stress can be eliminated by higher annealing temperature.
[78] На этапе 24 заготовку после отжига подвергают поверхностной обработке для получения кованой заготовки.[78] In step 24, the workpiece after annealing is subjected to surface treatment to obtain a forged workpiece.
[79] В процессе поверхностной обработки поковок удаляют с помощью дробеструйной машины поверхностную оксидную окалину на заготовке после ковки, а поверхностные дефекты поковок полируют. Поверхностная обработка необходима для предотвращения таких дефектов, как поверхностные трещины в детали при последующей объемной штамповке, или предотвращения дальнейшего растрескивания, снижающего выход продукции и влияющего на эксплуатационные характеристики поковок.[79] In the surface finishing process of forgings, the surface oxide scale on the workpiece after forging is removed by a shot blasting machine, and the surface defects of the forgings are polished. Surface finishing is necessary to prevent defects such as surface cracks in the part during subsequent die forging, or to prevent further cracking that reduces yield and affects the performance of the forgings.
[80] Этап 3, в частности, содержит следующие подэтапы.[80] Stage 3, in particular, contains the following sub-stages.
[81] На этапе 31 кованую заготовку после поверхностной обработки подвергают второму нагреву.[81] In step 31, the forged workpiece is subjected to a second heating after surface treatment.
[82] Второй нагрев кованой заготовки после поверхностной обработки необходим для подготовки к объемной штамповке. Второй нагрев, в частности, включает в себя: нагрев газовой печи до температуры 750-780°С, загрузку кованой заготовки в газовую печь, выдержку в течение 1,5-3 ч, дальнейший нагрев до температуры 1120-1150°С со скоростью 100-150°С/ч и выдержку в течение 1-2 ч. Кованую заготовку загружают в печь с температурой 750-780°С, что позволяет кованой заготовке быстро пройти через температурный интервал хрупкости 400-470°С. Если заготовку выдерживают длительное время при температуре хрупкости, то в структуре осаждается упрочняющая фаза, что значительно увеличивает склонность материала к растрескиванию из-за влияния внутреннего термического напряжения. Нагрев до температуры 1120-1150°С со скоростью 100-150°С/ч, предпочтительно 120-150°С/ч, может сделать температуру от поверхности до центральной части кованой заготовки более равномерной во время нагрева с небольшим температурным градиентом. Выдержка при температуре 1120-1150°С в течение 1-2 ч позволяет снизить энергопотребление, подавить рост зерен аустенита при высокой температуре и обеспечить однородность структуры материала.[82] The second heating of the forged workpiece after surface treatment is necessary to prepare for die forging. The second heating, in particular, includes: heating the gas furnace to a temperature of 750-780°C, loading the forged billet into the gas furnace, holding for 1.5-3 hours, further heating to a temperature of 1120-1150°C at a speed of 100 -150°C/h and holding for 1-2 hours. The forged billet is loaded into a furnace at a temperature of 750-780°C, which allows the forged billet to quickly pass through the brittleness temperature range of 400-470°C. If the workpiece is kept for a long time at the brittle temperature, then a strengthening phase is deposited in the structure, which significantly increases the tendency of the material to crack due to the influence of internal thermal stress. Heating to a temperature of 1120-1150°C at a rate of 100-150°C/h, preferably 120-150°C/h, can make the temperature from the surface to the center of the forged workpiece more uniform during heating with a small temperature gradient. Holding at a temperature of 1120-1150°C for 1-2 hours allows you to reduce energy consumption, suppress the growth of austenite grains at high temperatures and ensure uniformity of the material structure.
[83] В частности, два нагрева проводят с разной скоростью. Первый нагрев проводят перед свободной ковкой и с более высокой скоростью; в то время как второй нагрев, с более низкой скоростью, проводят для объемной штамповки, чтобы сделать температуру внутри и снаружи кованой заготовки однородной. Кроме того, первая скорость нагрева является высокой, чтобы сократить время нагрева, поскольку чрезмерное время нагрева приводит к росту зерен. Вторая скорость нагрева низкая, потому что чрезмерная скорость нагрева приводит к большому градиенту температур внутри и снаружи, создавая термическое напряжение, что вызывает ухудшение термопластичности и, таким образом, влияет на деформацию поковки.[83] In particular, the two heatings are carried out at different rates. The first heating is carried out before free forging and at a higher speed; while the second heating, at a lower rate, is carried out for die forging to make the temperature inside and outside the forged workpiece uniform. In addition, the first heating rate is high to shorten the heating time, since excessive heating time causes grain growth. The second heating rate is low because excessive heating rate results in a large temperature gradient between the inside and outside, creating thermal stress, which causes deterioration in thermoplasticity and thus affects the deformation of the forging.
[84] На этапе 32 кованую заготовку после второго нагрева подвергают объемной штамповке.[84] In step 32, the forged workpiece is subjected to die forging after the second heating.
[85] Объемная штамповка имеет начальную температуру обработки 1120-1140°С, предпочтительно 1120-1130°С, чтобы получить кованую заготовку с требуемой термопластичностью, которая способствует деформации. Объемная штамповка имеет конечную температуру обработки более 900°С. Чтобы избежать концентрации напряжений на краях и углах во время объемной штамповки, конечная температура обработки максимально высокая; в то же время, учитывая, что зерна достаточно разрушены для получения мелких зерен, конечная температура обработки предпочтительно составляет более 950°С. После объемной штамповки кованую заготовку охлаждают на воздухе до температуры окружающей среды для получения поковки.[85] Forging has an initial processing temperature of 1120-1140°C, preferably 1120-1130°C, to obtain a forged blank with the required thermoplasticity, which promotes deformation. Volumetric stamping has a final processing temperature of more than 900°C. To avoid stress concentration at edges and corners during die forging, the final processing temperature is as high as possible; at the same time, given that the grains are sufficiently destroyed to obtain fine grains, the final processing temperature is preferably greater than 950°C. After die forging, the forged blank is cooled in air to ambient temperature to obtain a forging.
[86] Объемную штамповку проводят путем 5-кратной деформации прессованием кованой заготовки с помощью нижнего штампа. Кованую заготовку после второго нагрева помещают в полость нижнего штампа машины для объемной штамповки с помощью манипулятора и регулируют положение кованой заготовки таким образом, чтобы ее ось совпадала с осью штампа, это позволяет избежать эксцентриситета во время штамповки. Первую деформацию прессованием проводят путем прессования кованой заготовки с помощью верхнего штампа под давлением 2000-3000 тонн, обеспечивая центрирование и фиксацию кованой заготовки в полости нижнего штампа. Вторую и третью деформацию прессованием проводят путем прессования кованой заготовки с помощью верхнего штампа под давлением не менее 5000 тонн, что позволяет получить относительно большой коэффициент уковки и тщательно разбить зерна. Четвертую деформацию прессованием проводят путем прессования кованой заготовки под давлением 4500 тонн, в результате чего кованая заготовка заполняет полости верхнего и нижнего штампов. Пятую деформацию прессованием проводят путем прессования кованой заготовки под давлением 4000 тонн в течение 30-40 с, что позволяет кованой заготовке дополнительно заполнить верхние и нижние полости штампа, а выдержка в течение 30-40 с в полостях позволяет снять напряжение на краях и углах, сделать температуру и структуру кованой заготовки более однородной внутри и снаружи, а также обеспечить соответствие внешних размеров требованиям. После объемной штамповки полученная кованая заготовка имеет толщину, спрессованную с 280 мм до 100-120 мм, коэффициент уковки более 2, и целиком заполняет полость штампа. При объемной штамповке получают заготовку, схожую по форме с высокоскоростным ротором, что уменьшает объем последующей обработки и обеспечивает значительную деформацию в горизонтальном и продольном направлениях, а также однородность свойств материала во всех направлениях.[86] Volume forging is carried out by 5-fold deformation by pressing a forged blank using a lower stamp. After the second heating, the forged workpiece is placed into the cavity of the lower die of the die forging machine using a manipulator, and the position of the forged workpiece is adjusted so that its axis coincides with the axis of the die, this avoids eccentricity during forging. The first deformation by pressing is carried out by pressing the forged workpiece using the upper die under a pressure of 2000-3000 tons, ensuring centering and fixation of the forged workpiece in the cavity of the lower die. The second and third deformation by pressing is carried out by pressing the forged billet using an upper die under a pressure of at least 5000 tons, which makes it possible to obtain a relatively high forging coefficient and thoroughly break the grains. The fourth pressing deformation is carried out by pressing the forged billet under a pressure of 4500 tons, as a result of which the forged billet fills the cavities of the upper and lower dies. The fifth deformation by pressing is carried out by pressing a forged billet under a pressure of 4000 tons for 30-40 s, which allows the forged billet to additionally fill the upper and lower cavities of the die, and holding for 30-40 s in the cavities allows you to relieve stress on the edges and corners, make the temperature and structure of the forged workpiece are more uniform inside and out, and ensure that the external dimensions meet the requirements. After volumetric stamping, the resulting forged blank has a thickness compressed from 280 mm to 100-120 mm, a forging coefficient of more than 2, and completely fills the die cavity. Volumetric stamping produces a workpiece similar in shape to a high-speed rotor, which reduces the amount of subsequent processing and ensures significant deformation in the horizontal and longitudinal directions, as well as uniform material properties in all directions.
[87] На этапе 33 кованую заготовку после объемной штамповки подвергают второму отжигу.[87] In step 33, the forged workpiece after die forging is subjected to a second annealing.
[88] Кованую заготовку после объемной штамповки помещают в печь сопротивления, нагревают до температуры 640-660°С, предпочтительно 640-650°С, и выдерживают в течение 25-30 ч, а затем охлаждают до температуры окружающей среды вместе с печью. Второй отжиг позволяет устранить структурные дефекты штампованных поковок, а также дополнительно уменьшить плотность дислокаций между зернами, чтобы сделать структуру однородной и устранить остаточное напряжение.[88] The forged billet after die forging is placed in a resistance furnace, heated to a temperature of 640-660°C, preferably 640-650°C, and kept for 25-30 hours, and then cooled to ambient temperature along with the furnace. The second annealing makes it possible to eliminate structural defects of stamped forgings, as well as to further reduce the dislocation density between grains in order to make the structure homogeneous and eliminate residual stress.
[89] На этапе 34 кованую заготовку после второго отжига подвергают обработке раствором для получения поковки.[89] In step 34, the forged blank after the second annealing is subjected to solution treatment to obtain a forging.
[90] Обработка раствором необходима для растворения легирующих элементов или осажденных фаз с преобразованием в высокотемпературный аустенит с целью подготовки к рассеиванию и осаждению осажденных фаз при старении, она также может сделать структуру более однородной. Поэтому во время обработки раствором кованую заготовку после объемной штамповки нагревают в печи сопротивления до температуры твердого раствора 1035-1045°С, предпочтительно 1040°С, выдерживают в течение 1-1,5 ч, предпочтительно 1 ч, а затем охлаждают на воздухе до температуры не более 32°С для завершения мартенситного превращения и обеспечения более высокой прочности стали.[90] Solution treatment is necessary to dissolve alloying elements or precipitated phases into high temperature austenite to prepare for the dispersion and precipitation of the precipitated phases during aging, it can also make the structure more uniform. Therefore, during solution treatment, the forged workpiece after die forging is heated in a resistance furnace to a solid solution temperature of 1035-1045°C, preferably 1040°C, held for 1-1.5 hours, preferably 1 hour, and then cooled in air to a temperature no more than 32°C to complete the martensitic transformation and provide higher strength to the steel.
[91] Этап 4, в частности, содержит следующие подэтапы.[91] Stage 4, in particular, contains the following sub-stages.
[92] На этапе 41 поковку подвергают черновой обработке. В частности, поковку подвергают черновой обработке на фрезерном и токарном станках, оставляя припуск на чистовую обработку 1-1,5 мм.[92] In step 41, the forging is roughed. In particular, the forging is subjected to rough processing on milling and lathes, leaving an allowance for finishing of 1-1.5 mm.
[93] На этапе 42 поковку после черновой обработки подвергают старению. В частности, поковку после черновой обработки помещают в печь сопротивления, нагревают до температуры 550-560°С, предпочтительно 550°С, выдерживают в течение 4-4,5 ч, предпочтительно 4 ч, и охлаждают на воздухе до температуры окружающей среды. В результате старения в стали может осаждаться большое количество мелких и дисперсных упрочняющих фаз, богатых Cu и Nb(CN), что значительно повышает прочность стали и удовлетворяет требованиям к механическим свойствам.[93] At step 42, the forging after roughing is subjected to aging. In particular, the forging after roughing is placed in a resistance furnace, heated to a temperature of 550-560°C, preferably 550°C, held for 4-4.5 hours, preferably 4 hours, and cooled in air to ambient temperature. As a result of aging, a large number of fine and dispersed strengthening phases rich in Cu and Nb(CN) can be deposited in steel, which significantly increases the strength of the steel and meets the requirements for mechanical properties.
[94] На этапе 43 поковку после обработки старением подвергают чистовой обработке для получения изделия. В частности, поковку после обработки старением подвергают чистовой обработке на станке для достижения конечной шероховатости поверхности Ra1,6 и соответствия требованиям к размерам. Поковка имеет гироскопическую форму, как показано на ФИГ. 1.[94] In step 43, the forging after the aging treatment is subjected to finishing processing to obtain a product. Specifically, the forging after aging treatment is machine finished to achieve a final surface roughness of Ra1.6 and meet dimensional requirements. The forging has a gyroscopic shape, as shown in FIG. 1.
[95] Пример 1[95] Example 1
[96] В данном примере представлен ротор из высокопрочной нержавеющей стали, содержащий следующие элементные компоненты в массовых долях: С: 0,043%, Cr: 15,4%, Ni: 5,35%, Cu: 2,52%, (Nb+Ta): 0,41%, Mo: 0,53%, V: 0,08%, Si: 0,25%, Mn: 0,46%, P: 0,005%, S≤0,010%, O≤0,003%, а также баланс железа и неизбежных примесей.[96] This example shows a high-strength stainless steel rotor containing the following elemental components in mass fractions: C: 0.043%, Cr: 15.4%, Ni: 5.35%, Cu: 2.52%, (Nb+ Ta): 0.41%, Mo: 0.53%, V: 0.08%, Si: 0.25%, Mn: 0.46%, P: 0.005%, S≤0.010%, O≤0.003% , as well as the balance of iron and unavoidable impurities.
[97] В другом аспекте, в данном примере представлен способ изготовления ротора из высокопрочной нержавеющей стали, состоящий из следующих этапов.[97] In another aspect, this example presents a method for manufacturing a rotor from high strength stainless steel, consisting of the following steps.
[98] На этапе 1 подготавливали заготовку из нержавеющей стали для ротора.[98] In step 1, a stainless steel blank for the rotor was prepared.
[99] Подготавливали заготовку из высокопрочной нержавеющей стали диаметром ∅ 350-465 мм, поверхностные заусенцы удаляли, а края двух торцов заготовки скругляли до R20.[99] A workpiece was prepared from high-strength stainless steel with a diameter of ∅ 350-465 mm, surface burrs were removed, and the edges of the two ends of the workpiece were rounded to R20.
[100] На этапе 2 заготовку подвергали первому нагреву и свободной ковке, а затем первому отжигу и поверхностной обработке для получения кованой заготовки.[100] In step 2, the workpiece was subjected to first heating and free forging, and then first annealing and surface treatment to obtain a forged workpiece.
[101] На этапе 21 заготовку подвергали первому нагреву в газовой печи.[101] In step 21, the workpiece was subjected to first heating in a gas furnace.
[102] Газовую печь нагревали до температуры 750°С, заготовку загружали в газовую печь, выдерживали в течение 1,5 ч, далее нагревали до температуры 1140°С со скоростью 250°С/ч и выдерживали в течение 2,5 ч.[102] The gas furnace was heated to a temperature of 750°C, the workpiece was loaded into the gas furnace, held for 1.5 hours, then heated to a temperature of 1140°C at a rate of 250°C/h and held for 2.5 hours.
[103] На этапе 22 заготовку подвергали свободной ковке.[103] In step 22, the workpiece was open-forged.
[104] Заготовку помещали в 1000-тонную машину для быстрой ковки с целью проведения первой осадки до диаметра ∅ 450 мм и высоты около 280 мм, вытяжки до диаметра ∅ 3650 мм и высоты около 440 мм, а затем второй осадки до диаметра ∅ 450 мм и высоты 280 мм, с начальной температурой обработки 1140°С, конечной температурой обработки 950°С и коэффициентом уковки около 4,5. Кованую заготовку после ковки охлаждали в куче до температуры 300°С, осуществляли рассеивание и охлаждение на воздухе.[104] The billet was placed in a 1000-ton rapid forging machine to undergo first upsetting to a diameter of ∅ 450 mm and a height of about 280 mm, drawing to a diameter of ∅ 3650 mm and a height of about 440 mm, and then a second upsetting to a diameter of ∅ 450 mm and height 280 mm, with an initial processing temperature of 1140°C, a final processing temperature of 950°C and a forging factor of about 4.5. After forging, the forged billet was cooled in a heap to a temperature of 300°C, and dissipated and cooled in air.
[105] На этапе 23 заготовку после свободной ковки подвергали первому отжигу и поверхностной обработке для получения кованой заготовки.[105] In step 23, the open-forging workpiece was subjected to first annealing and surface treatment to obtain a forged workpiece.
[106] Заготовку после свободной ковки помещали в печь сопротивления, нагрели до температуры 640°С, выдерживали в течение 12 ч и охлаждали до температуры окружающей среды вместе с печью. Заготовку после свободной ковки очищали с помощью дробеструйной машины для удаления поверхностной оксидной окалины и полировали для удаления поверхностных дефектов.[106] The workpiece after open forging was placed in a resistance furnace, heated to a temperature of 640°C, held for 12 hours and cooled to ambient temperature along with the furnace. After open forging, the workpiece was shot blasted to remove surface oxide scale and polished to remove surface defects.
[107] На этапе 3 кованую заготовку подвергали второму нагреву, объемной штамповке, а затем второму отжигу и обработке раствором для получения поковки.[107] In step 3, the forged blank was subjected to a second heating, die forging, and then a second annealing and solution treatment to produce a forging.
[108] На этапе 31 кованую заготовку подвергали второму нагреву.[108] In step 31, the forged blank was subjected to a second heating.
[109] Газовую печь нагревали до температуры 750°С, кованую заготовку загружали в газовую печь, выдерживали в течение 2 ч, далее нагревали до температуры 1130°С со скоростью 150°С/ч и выдерживали в течение 1 ч.[109] The gas furnace was heated to a temperature of 750°C, the forged billet was loaded into the gas furnace, held for 2 hours, then heated to a temperature of 1130°C at a rate of 150°C/h and held for 1 hour.
[110] На этапе 32, кованую заготовку после второго нагрева подвергали объемной штамповке.[110] In step 32, the forged workpiece after the second heating was subjected to die forging.
[111] Кованую заготовку после второго нагрева помещали в 6000-тонную машину для объемной штамповки, в которой проводили первую деформацию прессованием, для чего прессовали кованую заготовку с помощью верхнего штампа под давлением 3000 тонн, обеспечивая центрирование и фиксацию кованой заготовки в полости нижнего штампа, вторую и третью деформации прессованием проводили путем прессования кованой заготовки с помощью верхнего штампа под давлением 5300 тонн, четвертую деформацию прессованием проводили путем прессования кованой заготовки под давлением 4500 тонн, чтобы кованая заготовка заполнила полости верхнего и нижнего штампов, и пятую деформацию прессованием проводили путем прессования кованой заготовки под давлением 4000 тонн в течение 30 с. Полученная кованая заготовка имела толщину, спрессованную с 280 мм до 105 мм, благодаря чему кованая заготовка полностью заполнила полости верхнего и нижнего штампов. Объемная штамповка имела начальную температуру обработки 1120°С и конечную температуру обработки 950°С. После штамповки кованую заготовку охлаждали на воздухе до температуры окружающей среды.[111] The forged billet after the second heating was placed in a 6000-ton die forging machine, in which the first deformation by pressing was carried out, for which the forged billet was pressed using the upper die under a pressure of 3000 tons, ensuring the centering and fixation of the forged billet in the cavity of the lower die, The second and third pressing deformations were carried out by pressing the forged billet using the upper die under a pressure of 5300 tons, the fourth pressing deformation was carried out by pressing the forged billet under a pressure of 4500 tons so that the forged billet filled the cavities of the upper and lower dies, and the fifth pressing deformation was carried out by pressing the forged billets under pressure of 4000 tons for 30 s. The resulting forged blank had a thickness compressed from 280 mm to 105 mm, allowing the forged blank to completely fill the cavities of the upper and lower dies. Volumetric stamping had an initial processing temperature of 1120°C and a final processing temperature of 950°C. After stamping, the forged workpiece was cooled in air to ambient temperature.
[112] На этапе 33 кованую заготовку после объемной штамповки подвергали второму отжигу.[112] In step 33, the forged blank after die forging was subjected to a second annealing.
[113] Кованую заготовку после объемной штамповки помещали в печь сопротивления, нагревали до температуры 640°С, выдерживали в течение 25 ч и охлаждали до температуры окружающей среды вместе с печью.[113] The forged billet after die forging was placed in a resistance furnace, heated to a temperature of 640°C, held for 25 hours and cooled to ambient temperature along with the furnace.
[114] На этапе 34 кованую заготовку после второго отжига подвергали обработке раствором для получения поковки.[114] In step 34, the forged blank after the second annealing was subjected to solution treatment to obtain a forging.
[115] Кованую заготовку после второго отжига помещали в печь сопротивления, нагревали до температуры 1040°С, выдерживали в течение 1 ч и охлаждали на воздухе до температуры не более 32°С для получения поковки.[115] After the second annealing, the forged billet was placed in a resistance furnace, heated to a temperature of 1040°C, held for 1 hour and cooled in air to a temperature of no more than 32°C to obtain a forging.
[116] На этапе 4 поковку подвергали черновой обработке, старению и чистовой обработке для получения ротора из высокопрочной нержавеющей стали.[116] In Step 4, the forging was roughed, aged, and finished to produce a high-strength stainless steel rotor.
[117] На этапе 41 поковку подвергали черновой обработке.[117] In step 41, the forging was roughed.
[118] Поковку подвергали черновой обработке на фрезерном и токарном станках, оставив припуск на чистовую обработку 1 мм.[118] The forging was roughed on milling and lathes, leaving a finishing allowance of 1 mm.
[119] На этапе 42 поковку подвергали старению.[119] In step 42, the forging was aged.
[120] Поковку после черновой обработки помещали в печь сопротивления, нагревали до температуры 550°С, выдерживали в течение 4 ч и охлаждали на воздухе до температуры окружающей среды.[120] After rough processing, the forging was placed in a resistance furnace, heated to a temperature of 550°C, held for 4 hours and cooled in air to ambient temperature.
[121] На этапе 43 поковку после обработки старением подвергали чистовой обработке.[121] In step 43, the forging after aging treatment was subjected to finishing.
[122] Поковку после обработки старением подвергали чистовой обработке на станке для достижения окончательной шероховатости поверхности Ra1.6 и соответствия требованиям к размерам. Штампованная заготовка имела гироскопическую форму, как показано на ФИГ. 1.[122] The forging, after the aging treatment, was machined to achieve a final surface roughness of Ra1.6 and meet the dimensional requirements. The stamped blank had a gyroscopic shape, as shown in FIG. 1.
[123] Пример 2[123] Example 2
[124] Способ был таким же, что раскрыт в примере 1, за исключением того, что свободная ковка имела начальную температуру обработки 1150°С и конечную температуру обработки 900°С, кованую заготовку после свободной ковки охлаждали в куче до температуры 300°С, осуществляли рассеяние и охлаждение на воздухе до температуры окружающей среды. Механические свойства приведены в таблице 1.[124] The method was the same as disclosed in Example 1, except that the open forging had an initial processing temperature of 1150°C and a final processing temperature of 900°C, the forged blank after open forging was cooled in a heap to a temperature of 300°C, scattering and cooling in air to ambient temperature were carried out. Mechanical properties are given in Table 1.
[125] Пример 3[125] Example 3
[126] Способ был таким же, что описан в примере 1, за исключением того, что при объемной штамповке первую деформацию прессованием проводили путем прессования кованой заготовки с помощью верхнего штампа под давлением 3000 тонн, обеспечивая центрирование и фиксацию кованой заготовки в полости нижнего штампа, вторую и третью деформации прессованием проводили путем прессования кованой заготовки с помощью верхнего штампа под давлением 5500 тонн, четвертую деформация прессованием проводили путем прессования кованой заготовки под давлением 4500 тонн, чтобы кованая заготовка заполнила полости верхнего и нижнего штампов, и пятую деформацию прессованием проводили путем прессования кованой заготовки под давлением 4000 тонн в течение 40 с. Полученная кованая заготовка имела толщину, спрессованную с 280 мм до 120 мм, благодаря чему кованая заготовка полностью заполнила полости верхнего и нижнего штампов. Объемная штамповка имела начальную температуру обработки 1140°С и конечную температуру обработки 950°С. После штамповки кованую заготовку охлаждали на воздухе до температуры окружающей среды. Механические свойства приведены в таблице 1.[126] The method was the same as described in example 1, except that in die forging, the first compression deformation was carried out by pressing the forged blank using the upper die under a pressure of 3000 tons, ensuring the centering and fixation of the forged blank in the cavity of the lower die, the second and third pressing deformations were carried out by pressing the forged billet using the upper die under a pressure of 5500 tons, the fourth pressing deformation was carried out by pressing the forged billet under a pressure of 4500 tons so that the forged billet filled the cavities of the upper and lower dies, and the fifth pressing deformation was carried out by pressing the forged billets under pressure of 4000 tons for 40 s. The resulting forged blank had a thickness compressed from 280 mm to 120 mm, allowing the forged blank to completely fill the cavities of the upper and lower dies. Volumetric stamping had an initial processing temperature of 1140°C and a final processing temperature of 950°C. After stamping, the forged workpiece was cooled in air to ambient temperature. Mechanical properties are given in Table 1.
[127] Пример 4[127] Example 4
[128] Способ был таким же, что раскрыт в примере 1, за исключением того, что кованую заготовку после второго отжига помещали в печь сопротивления, нагревали до температуры 1035°С, выдерживали в течение 1 ч и охлаждали на воздухе до температуры не более 32°С. Механические свойства приведены в таблице 1.[128] The method was the same as that described in example 1, except that the forged billet after the second annealing was placed in a resistance furnace, heated to a temperature of 1035 ° C, held for 1 hour and cooled in air to a temperature of no more than 32 °C. Mechanical properties are given in Table 1.
[129] Пример 5[129] Example 5
[130] Способ был таким же, что раскрыт в примере 1, за исключением того, что старение проводили следующим образом: поковку после черновой обработки помещали в печь сопротивления, нагревали до температуры 550°С, выдерживали в течение 4 ч и охлаждали на воздухе до температуры окружающей среды. Механические свойства приведены в таблице 1.[130] The method was the same as that described in example 1, except that aging was carried out as follows: the forging after roughing was placed in a resistance furnace, heated to a temperature of 550°C, held for 4 hours and cooled in air to ambient temperature. Mechanical properties are given in Table 1.
[131] Сравнительный пример 1[131] Comparative example 1
[132] Способ изготовления ротора был таким же, что раскрыт в примере 1, за исключением того, что во время объемной штамповки полученная кованая заготовка имела толщину, спрессованную с 280 мм до 150 мм. Механические свойства показаны в таблице 1, а крупные и смешанные зерна показаны на ФИГ. 5. Средний размер зерен металла был измерен способом, раскрытым в GB/T 6394.[132] The rotor manufacturing method was the same as disclosed in Example 1, except that during die forging, the resulting forged blank had a thickness compressed from 280 mm to 150 mm. Mechanical properties are shown in Table 1, and coarse and mixed grains are shown in FIG. 5. The average grain size of the metal was measured by the method disclosed in GB/T 6394.
[133] Сравнительный пример 2[133] Comparative example 2
[134] Способ был таким же, что раскрыт в примере 1, за исключением того, что старение проводили следующим образом: поковку после черновой обработки помещали в печь сопротивления, нагревали до температуры 540°С, выдерживали в течение 4 ч и охлаждали на воздухе до температуры окружающей среды. Механические свойства приведены в таблице 1.[134] The method was the same as that described in example 1, except that aging was carried out as follows: the forging after roughing was placed in a resistance furnace, heated to a temperature of 540°C, held for 4 hours and cooled in air to ambient temperature. Mechanical properties are given in Table 1.
[135] Практические измерения механических свойств высокоскоростных роторов при температуре окружающей среды в соответствии со стандартом GB/T228, приведены в таблице 1.[135] Practical measurements of the mechanical properties of high-speed rotors at ambient temperature in accordance with the GB/T228 standard are given in Table 1.
[136] В таблице 1 приведены механические свойства при температуре окружающей среды и размер зерен роторов в примерах 1-5 и сравнительных примерах 1-2.[136] Table 1 shows the ambient temperature mechanical properties and grain size of the rotors in Examples 1-5 and Comparative Examples 1-2.
[137] Из таблицы 1 видно, что ротор из высокопрочной нержавеющей стали, изготовленный способом согласно раскрытому изобретению, имеет превосходные механические свойства: предел прочности при растяжении Rm не менее 1100 МПа, предел текучести Rp02 не менее 1000 МПа, удлинение после разрыва А не менее 15%, усадку сечения Z не менее 55% и твердость не менее 36 HRC. Механические свойства соответствуют требованиям стандарта с очень небольшими различиями между горизонтальными и продольными характеристиками ротора, что соответствует требованиям проектирования и использования.[137] From table 1 it can be seen that the rotor made of high-strength stainless steel, manufactured by the method according to the disclosed invention, has excellent mechanical properties: tensile strength R m not less than 1100 MPa, yield strength Rp 02 not less than 1000 MPa, elongation after break A not less than 15%, shrinkage of section Z not less than 55% and hardness not less than 36 HRC. Mechanical properties meet the requirements of the standard with very small differences between the horizontal and longitudinal characteristics of the rotor, which meets the requirements of design and use.
[138] На ФИГ. 3 и ФИГ. 4 показаны морфологии зерна аустенита в центральной части и на кромке высокоскоростного ротора, изготовленного в примере 1, соответственно. Оба аустенита имеют схожий размер зерна, средний размер зерна составляет 6,5-7,0, а структуры в различных положениях высокоскоростного ротора практически одинаковы, указывая на то, что способ изготовления согласно настоящему изобретению позволяет получить более однородную структуру.[138] In FIG. 3 and FIG. Figure 4 shows the austenite grain morphologies at the central part and at the edge of the high-speed rotor manufactured in Example 1, respectively. Both austenites have similar grain size, the average grain size is 6.5-7.0, and the structures at different positions of the high-speed rotor are almost the same, indicating that the manufacturing method of the present invention can obtain a more uniform structure.
[139] На ФИГ. 5 и ФИГ. 6 показаны морфологии зерен аустенита в центральной части и на кромке из сравнительного примера 1, соответственно. Из-за недостаточного управления коэффициентом уковки, имеются смешанные зерна и много крупных зерен, и удлинение значительно снижается, в результате чего характеристики не могут соответствовать указанным требованиям, что влияет на работу ротора.[139] In FIG. 5 and FIG. 6 shows the morphologies of austenite grains in the central part and at the edge of Comparative Example 1, respectively. Due to insufficient control of the packing ratio, there are mixed grains and many large grains, and the elongation is greatly reduced, resulting in the performance cannot meet the specified requirements, which affects the performance of the rotor.
[140] В сравнительном примере 2 старение проведено при температуре 540°С в течение 4 ч; хотя предельные значения намного улучшились, удлинение и усадка сечения значительно снизились, в результате чего эксплуатационные характеристики не могут соответствовать указанным требованиям, что влияет на работу ротора.[140] In Comparative Example 2, aging was carried out at a temperature of 540° C. for 4 hours; Although the limit values have improved greatly, the elongation and shrinkage of the section have decreased significantly, resulting in the performance cannot meet the specified requirements, which affects the performance of the rotor.
[141] В целом, в способе изготовления высокоскоростного ротора из высокопрочной нержавеющей стали, предложенном в настоящем изобретении, высокоскоростной ротор с однородной структурой и стабильными характеристиками получается путем эффективного сочетания свободной ковки и объемной штамповки для увеличения степени деформации и коэффициента уковки. Способ согласно настоящему изобретению может значительно уменьшить объем обработки, увеличить коэффициент использования сырья, применить целесообразную термическую обработку для управления структурой и снизить потери обрабатывающих инструментов, в результате получая высокоскоростной ротор со всеми свойствами, соответствующими указанным требованиям. Кроме того, изготовленный высокоскоростной ротор имеет однородную структуру без очевидного различия механических свойств в поперечном и продольном направлениях, а также отличные эксплуатационные характеристики, отвечающие текущим требованиям к обслуживанию.[141] In general, in the method for manufacturing a high-speed high-strength stainless steel rotor proposed in the present invention, a high-speed rotor with a uniform structure and stable performance is obtained by effectively combining open forging and die forging to increase the deformation rate and forging ratio. The method of the present invention can significantly reduce the processing volume, increase the utilization rate of raw materials, apply reasonable heat treatment to control the structure, and reduce the loss of processing tools, resulting in a high-speed rotor with all the properties meeting the specified requirements. In addition, the manufactured high-speed rotor has a uniform structure without obvious differences in mechanical properties in the transverse and longitudinal directions, and excellent performance to meet current maintenance requirements.
[142] Раскрытые выше варианты является лишь частными вариантами осуществления настоящего изобретения, и объем защиты настоящего изобретения не ограничивается ими. Любая модификация или замена, которая легко может быть выполнена специалистами в данной области техники в рамках технического объема настоящего изобретения, должна подпадать под объем защиты настоящего изобретения.[142] The embodiments disclosed above are only specific embodiments of the present invention, and the scope of protection of the present invention is not limited to them. Any modification or substitution that can be readily performed by those skilled in the art within the technical scope of the present invention shall fall within the scope of protection of the present invention.
Claims (22)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010357799.5 | 2020-04-29 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2805951C1 true RU2805951C1 (en) | 2023-10-24 |
Family
ID=
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2321670C2 (en) * | 2003-02-07 | 2008-04-10 | ЭДВАНСТ СТИЛ ТЕКНОЛОДЖИ ЭлЭлСи | Fine-grain martensite stainless steel and method for producing it |
| JP2008093668A (en) * | 2006-10-06 | 2008-04-24 | Hitachi Ltd | Welded rotor of steam turbine |
| CN106544600A (en) * | 2016-12-15 | 2017-03-29 | 陆照福 | A kind of Austenitic precipitation-hardening stainless steel forging and its processing method |
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2321670C2 (en) * | 2003-02-07 | 2008-04-10 | ЭДВАНСТ СТИЛ ТЕКНОЛОДЖИ ЭлЭлСи | Fine-grain martensite stainless steel and method for producing it |
| JP2008093668A (en) * | 2006-10-06 | 2008-04-24 | Hitachi Ltd | Welded rotor of steam turbine |
| CN106544600A (en) * | 2016-12-15 | 2017-03-29 | 陆照福 | A kind of Austenitic precipitation-hardening stainless steel forging and its processing method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11951530B2 (en) | High-strength stainless steel rotor and method for preparing the same | |
| CN104511726B (en) | Five cylinder pressure break pump crankcase manufacture method of Whole fiber Integral die-forged | |
| CN103320727A (en) | Aluminum alloy medium plate preparation method | |
| JP2013220472A (en) | Al-Cu BASED ALUMINUM ALLOY FORGED OBJECT | |
| CN110512061B (en) | Process method for producing die steel by directly forging continuous casting billet | |
| JPH07232256A (en) | Martensite hot working tool steel die block body and manufacture thereof | |
| Dobrzański et al. | Mechanical properties and microstructure of high-manganese TWIP, TRIP and TRIPLEX type steels | |
| CN112251664A (en) | Ultra-fine grain alloy steel forging and manufacturing method thereof | |
| EP1658389B1 (en) | Method for manufacturing thin sheets of high-strength titanium alloys | |
| CN107236918B (en) | The preparation method of beta-gamma TiAl alloy plate containing tiny lath-shaped γ recrystallized structure | |
| RU2805951C1 (en) | Rotor made of high strength stainless steel and method of its manufacturing | |
| JP5537248B2 (en) | Machine structural steel, manufacturing method thereof, and machined part manufacturing method using machine structural steel | |
| US3035341A (en) | Manufacturing method for making molybdenum base alloy articles | |
| CN112496216B (en) | Forging production process of 30Cr15MoN high-nitrogen martensitic stainless steel bar | |
| EP3385398A1 (en) | High-strength bolt | |
| KR20180117129A (en) | Rolled wire rod | |
| CN111471919A (en) | Machining process for improving surface crack defects of austenitic stainless steel forging | |
| CN112442641A (en) | High-strength crankshaft of engine and preparation method thereof | |
| JP2001214238A (en) | Powder hot tool steel excellent in heat crack resistance and wear resistance and hot die | |
| CN115305397B (en) | Mo-V alloy, preparation method and application thereof | |
| CN112029974B (en) | Production process for improving flaw detection qualification rate of 27SiMn large-section forged material | |
| CN112496032B (en) | Rolling production process of 30Cr15MoN high-nitrogen martensitic stainless steel bar | |
| EP2764127B1 (en) | A process to improve fatigue strength of micro alloy steels, forged parts made from the process and an apparatus to execute the process | |
| JPH07316731A (en) | Outer casing material of roll for thin steel sheet continuous casting machine | |
| WO2024062933A1 (en) | Method for producing hot work tool steel, and hot work tool steel |