一种超低温304L锻件制造方法与流程

一种超低温304l锻件制造方法
技术领域
1.本发明涉及不锈钢锻造技术领域，尤其涉及一种超低温304l锻件制造方 法。


背景技术：

2.304l不锈钢也称为超低碳不锈钢，是一种通用性的不锈钢材料，其本身 具有良好的综合力学性能、优良的耐腐蚀和成型性，并且其本身含碳量较低， 使得在靠近焊缝的热影响区中所析出的碳化物减至最少，而碳化物的析出可 能导致不锈钢在某些环境中产生晶间腐蚀，也有利于减少焊接晶间腐蚀。由 于上述的种种优点，这种不锈钢也广泛地用于制作各种设备。随着工业水平 的发展，一些工业设备需要在较为严苛的环境中使用，对于304l不锈钢也有 更高的性能要求，目前传统的304l不锈钢存在以下缺点：1、在-196℃的环 境下，锻件延伸和拉伸性能不达标；2、在三次深冷循环，即液氮浸泡45分 钟+室温空冷45分钟为一次深冷循环工艺后延伸率等力学性能，现有锻件达 不到要求。


技术实现要素：

3.针对上述现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种超低温304l锻件制 造方法，其优点在于改善304l不锈钢在低温下的力学性能。
4.本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
5.一种超低温304l锻件制造方法，包括以下步骤：
6.s1、制备钢锭；
7.s2、第一火锻造：将钢锭加热至1230℃，之后依次进行镦粗和拔长，然 后使用压机进行保压；
8.s3、一次保温：保压完成之后，钢锭回炉加热并保温；
9.s4、第二火锻造：钢锭进行镦粗和拔长；
10.s5、二次保温：钢锭回炉加热并保温；
11.s6、第三火锻造：钢锭加热锻造成型，得到锻件；
12.s7、锻后冷却：锻件水冷；
13.s8、固溶：将锻件加热至1040-1050℃，之后保温，然后水冷。
14.进一步的，在步骤s1中，钢锭成分：c：≤0.03％、si≤0.30％、mn： 10.50～12.00％、p≤0.025％、s≤0.015％、ni：10.80-11.40％、cr：18.15-18.80％、 b≤15ppm、n：600-700ppm。
15.进一步的，在步骤s2中，当钢锭镦粗到其高度＝0.5*钢锭外径后，钢锭 送入压机进行保压。
16.进一步的，在步骤s2中，保压时间范围是2～5min。
17.进一步的，在步骤s3中，回炉保温温度为1220℃-1235℃,保温时间≥ 24h。
18.进一步的，在步骤s4中，钢锭的锻造比＞2。
19.进一步的，在步骤s5中，回炉保温温度为1175℃-1185℃,保温时间≤ 3h。
20.进一步的，在步骤s6中，终锻温度≥850℃。
21.进一步的，步骤s7中，水温≤30℃，锻造后锻件转运至水池入水时间≤ 1min。
22.进一步的，在步骤s8中，保温时间≥2h，水温≤30℃，锻件转运至水池 入水时间≤1min。
23.综上所述，本发明具有以下有益效果：
24.1.对钢锭的元素成分进行精准控制，尤其是精确控制不锈钢中cr当量和 ni当量，使铁素体含量≤0.5％。
25.2.第一火加热温度采取1230℃，该温度是该材料不产生高温铁素体的 较高温度，在该温度下采取高温大变形，充分破碎组织，并且第一火锻造时 采取2-5min保压，充分焊合内部疏松和铸造缺陷，使铸态组织变为锻造组织 且组织中不含高温铁素体。
26.3.第一火锻造结束后，1230℃保温≥24h，均匀化扩散，使材质各区域 成分趋于一致，将锻件内部至外部铁素体含量消除至≤1％。
27.4.通过第二火锻造和第三火锻造，将锻件晶粒度控制4-5级。
28.5.通过1040-1050℃固溶，让组织充分再结晶，晶粒度控制4-5级，进 一步提高产品的低温冲击和延伸率。
附图说明
29.图1是超低温304l锻件制造方法的步骤示意图。
30.图2是合金试样1的金相图。
31.图3是合金试样2的金相图。
具体实施方式
32.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和 具体实施方式对本发明提出的装置作进一步详细说明。根据下面说明，本发 明的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图采用非常简化的形式且均使 用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施方式的目的。为 了使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，请参阅附图。须知，本 说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示 的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明实施的限 定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大 小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落 在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
33.实施例1：
34.s1、制备钢锭，钢锭成分：c：≤0.03％、si≤0.30％、mn：10.50～12.00％、 p≤0.025％、s≤0.015％、ni：10.50-12.00％、cr：18.00-19.00％、b≤15ppm、 n：600-700ppm。通过控制不锈钢的cr当量和ni当量，保证钢锭中铁素体含 量≤0.5％。
35.s2、第一火锻造：钢锭加热至1230℃后，之后依次进行镦粗和拔长，镦 粗至高度≈0.5*外径后，压机保压2min。钢锭进行高温大变形，充分破碎组 织，使晶粒细化，之后进行保压，充分焊合内部疏松和铸造缺陷，使铸态组 织变为锻造组织且组织中不含高温铁素体。
36.s3、一次保温：钢锭回炉加热至1230℃，保温时间≥24h，本实施例中， 保温时间为24h。
37.s4、第二火锻造：钢锭进行镦粗和拔长，确保钢锭锻造比＞2。
38.s5、二次保温：钢锭回炉加热至1180℃，保温时间≤3h，本实施例中， 保温时间为3h。
39.s6、第三火锻造：钢锭加热锻造成型，终锻温度≥850℃，本实施例中， 终锻温度设置为850℃，得到锻件。通过第二火和第三火锻造控制将钢锭晶 粒度控制4～5级。
40.s7、锻后冷却：锻件快速水冷，水温≤30℃，锻件转运至水池的入水时 间≤1min。
41.s8、固溶：将锻件加热至1040℃，之后保温2h，然后锻件快速水冷，水 温≤30℃，锻件转运至水池的入水时间≤1min。
42.实施例2：
43.与实施例1不同的步骤在于：
44.s2、第一火锻造：钢锭加热至1230℃后，之后依次进行镦粗和拔长，镦 粗至高度≈0.5*外径后，压机保压4min。
45.s3、一次保温：钢锭回炉加热至1230℃，保温时间≥24h，本实施例中， 保温时间为30h。
46.s5、二次保温：钢锭回炉加热至1180℃，保温时间≤3h，本实施例中， 保温时间为2h。
47.s6、第三火锻造：钢锭加热锻造成型，终锻温度≥850℃，本实施例中， 终锻温度设置为900℃，得到锻件。
48.s8、固溶：将锻件加热至1045℃，之后保温3h，然后锻件快速水冷，水 温≤30℃，锻件转运至水池的入水时间≤1min。
49.实施例3：
50.与实施例1不同的步骤在于：
51.s2、第一火锻造：钢锭加热至1230℃后，之后依次进行镦粗和拔长，镦 粗至高度≈0.5*外径后，压机保压5min。
52.s3、一次保温：钢锭回炉加热至1230℃，保温时间≥24h，本实施例中， 保温时间为35h。
53.s5、二次保温：钢锭回炉加热至1180℃，保温时间≤3h，本实施例中， 保温时间为1h。
54.s6、第三火锻造：钢锭加热锻造成型，终锻温度≥850℃，本实施例中， 终锻温度设置为1000℃，得到锻件。
55.s8、固溶：将锻件加热至1050℃，之后保温4h，然后锻件快速水冷，水 温≤30℃，锻件转运至水池的入水时间≤1min。
56.产品性能检测：
57.1、低温性能测试。
58.试样准备：从实施例1、实施例2和实施例3中随机抽选一件产品作为 试样。
59.工作人员对三组试样分别进行综合力学实验，详细检测结果见表1。
[0060][0061]
表1、锻件综合性能检测表
[0062]
试验结果分析：
[0063]
a、锻件拉伸强度的平均值为1291.5mpa，满足≥1100mpa的性能要求， 并且数据波动小，说明合金组织稳定。
[0064]
b、锻件塑性延伸强度的平均值为427.3mpa，满足≥350mpa的性能要求， 并且数据主要分布在420～430左右。
[0065]
c、锻件断后延伸率的平均值为57.25％，满足≥40％的性能要求。
[0066]
d、锻件断面收缩率的平均值为77.5％，满足≥55％的性能要求。
[0067]
2、三次深冷循环性能测试：
[0068]
试样准备：从实施例1、实施例2和实施例3中随机抽选一件产品作为 试样。
[0069]
实验条件：将试样液氮浸泡45分钟+室温空冷45分钟为一次深冷循环， 试样进行三次深冷循环。
[0070]
工作人员对两组试样分别进行综合力学实验，详细检测结果见表2。
[0071][0072]
表2、锻件综合性能检测表
[0073]
试验结果分析：
[0074]
锻件三次深冷循环性能与低温性能试验相比，仅仅在塑性延伸强度有些 许降低，
其他性能几乎一致。
[0075]
锻件组织微观检测：
[0076]
锻件金相组织如图2和图3所示，晶粒组织细密均匀，没有明显的裂痕。 晶粒度为4～5级。
[0077]
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未 对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这 些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0078]
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细， 但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域 的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形 和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以 所附权利要求为准。