专利名称：一种z2cnd18-12n控氮不锈钢锻造工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种不锈钢的锻造工艺，尤其涉及的是一种标号为Z2CND18-12N的控氮不锈钢的锻造工艺。
背景技术：
Z2CND18-12N是控氮奥氏体不锈钢材料，按NF标准钢号编制牌号，在核电行业内广泛使用，比如在核电管道中，法兰的制造材料多数就是采用这种材料。一般的终端使用中，需要进行一定的锻造工艺，锻造后技术要求是在350°C高温状态下的抗拉强度达到 445MPa以上。由于我国基础材料科学的落后，使国内生产的材料很难满足要求，例如，同一个牌号的钢材，进口材料能达到性能要求，国内钢厂生产出来的材料就达不到要求。特别是在控氮不锈钢Z2CND18-12N高温强度不合格的问题上，一直困扰着很多厂家。现有的 Z2CND18-12N国产锻件，实际指标很不稳定，多数达不到要求，即使通过重新热处理也难以改善。
发明内容
本发明的目的是发明一种Z2CND18-12N控氮不锈钢锻造工艺，实现锻造后的 Z2CND18-12N控氮不锈钢能达到高温高强度的要求。所采用的技术手段是一种Z2CND18-12N控氮不锈钢锻造工艺，包括原料控制、 加热锻造和热处理步骤，其特征是所述的加热锻造包括锻坯加热工序和锻造变形工序， 首先是锻坯加热工序，锻坯加热包括低中高三段升温，低温段550°C、中温段850°C、高温段 115(Tl20(rC，然后进行锻造变形工序，锻造比要求> 4，锻造变形工序依次进行钢锭倒棱、 拔长、热剁、镦粗、拔长，始锻温度115(Tl20(TC，终锻温度控制在850°C以上，精整温度最低为800°C，最后一个火次锻造变形量大于20% ;所述的热处理工艺中固溶处理温度控制在 105(Tl080°C，热处理中升温速度彡1500C /h，保温时间按I. 5min/mm计算，且不少于2. 5小时。所述的原料控制为将锻造原料成分控制在以下范围内，C含量O. 029Γ0. 35%，Si含量 O. 40% 0· 60%, Mn 含量 I. 70% 2. 00%，P、S 元素含量< O. 01% ,Cr 含量 17. 5% 18· 2%,Ni 含量11. 7% 12. 5%, N含量O. 06% O. 08%, A、B、C、D、Ds类夹杂物均不超过I. 5级。本发明的工艺，可以制造出耐高温的高强度Z2CND18-12N控氮不锈钢材料，通过加热达到350°C进行拉伸试验，该工艺的产品能满足核电工业的要求，可以用来制造如核电管道法兰和铸件等类的产品，寿命长、性能可靠安全。
具体实施例方式本发明的实施例，Z2CND18-12N控氮不锈钢锻造工艺，包括原料控制、加热锻造和热处理步骤，其中加热锻造包括锻坯加热工序和锻造变形工序。本发明的工艺主要在三个方面采取了措施，使其产品在350°C强度稳定达到460MPa 以上
I、原材料的质量控制。原材料质量是决定锻件性能基础因素，包括合理的化学成分、尽可能低的杂质含量、冶炼方式等。控制原料Z2CND18-12N控氮不锈钢材料的化学成分，将原材料的c含量标准值< O. 035 %，为了提高强度，增加下限含量，控制在O. 02 % -O. 35% ；Si含量标准值 (I. 00%，控制在 O. 40% -O. 60% ;Mn 含量标准值彡 2. 00%，控制在 I. 70% -2. 00% ;P、S 元素控制在O. 01%以下，并尽可能低；Cr含量上限为18.2%、下限为17.5% ；Ni的上限为
12.5 %、下限为11. 7 % ;N元素标准值为< O. 08 %，由于N有提高强度的作用，对于这种超低碳材料显得很重要，适当提高N含量有助于性能提升，将N含量控制到O. 06% -O. 08% ； 对材料的夹杂物含量进行严格控制，A、B、C、D、Ds类夹杂物分别不超过I. 5级。冶炼方式采用电炉冶炼和真空脱气。2、在锻造方面，合理控制锻造过程和锻造比，使变形过程合理有效。锻造加热采用天然气加热炉，热电偶测温，为保证加热均匀，采用三段升温，在低温阶段升温速度要慢，避免应力过大，低温保温时间要足够，到了高温阶段可以适当增加升温速度，其中低温段保温温度为550°C，中温段为850°C，高温段为1150-1200°C，保温时间按钢锭大小而定。锻造比要求> 4，锻造时，先进行钢锭倒棱，然后拔长，热剁后镦粗，再进行拔长等。始锻温度一般在 1150-1200°C，不能超过1200°C，终锻温度一般控制在850°C以上，精整温度最低为800°C。 为控制材料晶粒度，要求最后一个火次锻造变形量大于20%。3、热处理采用多点精确控温电炉，严格按照工艺控制工件的堆放间隔，特别是选择较低的固溶处理温度，温度控制在1050-1080 V，合理把握升温速率、保温时间，使工件充分奥氏体化和均匀化，从而优化组织，提升机械性能。一般升温速度不大于150°C /h，保温时间按I. 5min/mm计算,且最少不少于2. 5小时。通过以上三个方面的工艺改进，全面提升了 Z2CND18-12N锻件的性能，解决了 350 0C高温状态下的抗拉强度指标不合格的问题。
权利要求
1.一种Z2CND18-12N控氮不锈钢锻造工艺，包括原料控制、加热锻造和热处理步骤，其特征是所述的加热锻造包括锻坯加热工序和锻造变形工序，首先是锻坯加热工序，锻坯加热包括低中高三段升温，低温段550 V、中温段850 V、高温段115(Γ1200 V，然后进行锻造变形工序，锻造比要求> 4，锻造变形工序依次进行钢锭倒棱、拔长、热剁、镦粗、拔长，始锻温度115(Tl200°C，终锻温度控制在850°C以上，精整温度最低为800°C，最后一个火次锻造变形量大于20%;所述的热处理工艺中固溶处理温度控制在105(Tl080°C，热处理中升温速度< 150°C /h,保温时间按I. 5min/mm计算,且不少于2. 5小时。
2.根据权利要求I所述的一种Z2CND18-12N控氮不锈钢锻造工艺，其特征是所述的原料控制为将锻造原料成分控制在以下范围内，C含量O. 029Γ0. 35%，Si含量O. 409Π). 60%， Mn 含量 I. 70% 2. 00%，P、S 元素含量< O. 01%，Cr 含量 17. 5% 18· 2%, Ni 含量 11. 7% 12. 5%, N含量O. 06% O. 08%, Α、B、C、D、Ds类夹杂物均不超过I. 5级。
全文摘要
一种Z2CND18-12N控氮不锈钢锻造工艺，涉及不锈钢材料的加工方法，采用控制了化学成分的原材料，通过三段升温方法和热处理中选择较低的固溶处理温度，热处理中升温速度≤150℃/h，保温时间按1.5min/mm计算，且不少于2.5小时。使用本发明的方法，加工的Z2CND18-12N控氮不锈钢锻材，在高温350℃强度稳定达到460MPa以上，能够满足核电工业的部件制造要求，可以用来制造核电管道法兰等重要部件。
文档编号C22C38/58GK102601282SQ201210058730
公开日2012年7月25日 申请日期2012年3月8日 优先权日2012年3月8日
发明者邹上元 申请人:无锡市法兰锻造有限公司