一种高碳高铬9Cr18马氏体不锈钢轴锻件制备工艺的制作方法
【专利摘要】本发明属于一种高碳高铬9Cr18马氏体不锈钢轴锻件制备工艺，冶炼时，控制不锈钢中碳的重量百分比为0.90～0.92%，其它成分的重量百分比为Cr:17.0～17.5%，Si:0.50～0.55%，Mn:0.40～0.45%；浇铸温度控制在1450～1480℃；锻造采用10.5吨的电渣锭，电渣锭热送并进行加热，加热温度为1140～1180℃，始锻温度：1000～1120℃，终锻温度≥950℃，返炉的加热时间不得超过2小时；锻后采用正火加等温退火，正火温度850～950℃，空冷至650～750℃进行等温退火。本发明提供了一种通过控制钢的化学成分、锻造加热、始锻温度、终锻温度、变形方式、变形量及锻后热处理温度使得钢中孪晶碳化物消除或得以改善的高碳高铬9Cr18马氏体不锈钢轴锻件制备工艺。
【专利说明】—种高碳高铬9Cr18马氏体不锈钢轴锻件制备工艺
【技术领域】
[0001]本发明属于高碳高铬不锈钢轴锻件制造【技术领域】，特别涉及通过控制化学成分、锻造加热温度、始锻温度、终锻温度及锻后热处理加热温度而使钢中孪晶碳化物消除或有效改善的高碳高铬9Crl8马氏体不锈钢轴锻件制备工艺。
【背景技术】
[0002]9Crl8属于莱氏体型马氏体钢，主要用于制造在腐蚀环境和无润滑强氧化气氛下工作的轴承或恶劣环境中使用耐磨的零部件，广泛应用于航天航空、轴承、石化、刀具等行业。锻件锻后退火后正常组织为铁素体基体上分布碳化物(球粒状碳化物、共晶碳化物)和少量残余奥氏体，实际生产中碳化物有球粒状碳化物、共晶碳化物，还存在孪晶碳化物，这种孪晶碳化物将大幅度降低钢的塑性、韧性和接触疲劳性能。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于克服上述现有技术中都不足提供一种通过控制钢的化学成分、锻造加热、始锻温度、终锻温度、变形方式、变形量及锻后热处理温度使得钢中孪晶碳化物消除或得以改善的高碳高铬9Crl8马氏体不锈钢轴锻件制备工艺。
[0004]本发明的技术方案是这样实现的:一种高碳高铬9Crl8马氏体不锈钢轴锻件制备工艺，冶炼时，控制不锈钢中碳的重量百分比为0.90?0.92%，其它成分的重量百分比为Cr: 17.0 ?17.5%, S1:0.50 ?0.55%, Mn:0.40 ?0.45% ;浇铸温度控制在 1450 ?1480°C ；锻造采用10.5吨的电渣锭，电渣锭热送并进行加热，加热温度为1140?11801:，始锻温度:1000?1120°C，终锻温度> 950°C，返炉的加热时间不得超过2小时；锻后采用正火加等温退火，正火温度850?950°C，空冷至650?750°C进行等温退火。
[0005]锻造采用10.5吨的电渣锭，电渣锭热送并进行加热，加热温度为1140?1180°C，始锻温度:1120?1000°C，终锻温度彡950°C，采用设备5000吨油压机开坯和1400吨精锻机成形，变形方式采用镦粗加拔长，总锻比8.5?9.5，镦粗系数2.0?3.0，变形方式采用通身轻压圆周-镦粗-滚圆-倒八方-滚圆，倒八方时其变形过程:方形一八方一方形；送进量> 500，压下量为20%?25%，使鱼骨状共晶碳化物被充分的破碎和分散，控制返炉的加热时间不得超过2小时,开还至热方550mm,上1400吨精锻机锻造至Φ 430mm成形。
[0006]锻后热处理时，锻件入炉温度大于650±20°C，在650±10°C待料，升温至850?950°C进行正火，经均温后保温8?12小时后空冷至650?750°C退火，在该温度均温后保温35?45小时后缓慢炉冷至100°C出炉。
[0007]锻造采用10.5吨的电渣锭，电渣锭热送并进行加热，加热温度为1160±10°C，始锻温度:1120?1000°C，终锻温度彡950°C，采用设备5000吨油压机开坯和1400吨精锻机成形，变形方式采用镦粗和拔长，总锻比8.5?9.5，镦粗系数2.5?3.5，变形方式采用通身轻压圆周-镦粗-滚圆-倒八方-滚圆，倒八方时其变形过程:方形一八方一方形；送进量> 500，压下量为15%?20%，使鱼骨状共晶碳化物被充分的破碎和分散，控制返炉的加热时间不得超过2小时,开还至热方550mm,上1400吨精锻机锻造至Φ 530mm成形。
[0008]锻后热处理时，锻件入炉温度大于650±20°C，在650±10°C待料，升温至850?950°C进行正火，经均温后保温8?12小时后空冷至650?750°C退火，在该温度均温后保温35?45小时后缓慢炉冷至100°C出炉。
[0009]本发明的技术方案产生的积极效果如下:
铸态时该钢存在鱼骨状共晶碳化物，且随钢锭尺寸的增大和凝固速度的缓慢而加剧，因此对化学成分精确控制，控制钢中碳、铬含量，冶炼降低浇铸温度，用以缩短凝固偏析，改善大规格锻件碳化物偏析。
[0010]锻造时严格控制加热温度，避免加热温度高而产生高温铁素体组织，导致两相区锻造材料塑性变差，锻造采用设备为油压机开坯，精锻机锻打成形，变形方式采用通身轻压圆周--镦粗--滚圆--倒八方--滚圆，严格控制终锻温度及返炉加热时间，避免高温长时间保温导致组织粗大和孪晶碳化物的产生，油压机开坯采用大压下量和进给量(送进量^ 500，压下量为20%?25%)，使得鱼骨状共晶碳化物被充分的破碎和分散。
[0011]锻后采用正火+等温退火(正火温度850?950°C，空冷至650?750°C进行等温退火);正火温度高低直接影响孪晶碳化物，加热温度过高时，碳化物大量溶解，奥氏体稳定性增加，在随后退火过程中，碳化物由奥氏体向孪晶界面沉淀，在珠光体转变前已形成与孪晶界面形貌相同的稳定碳化物骨架，即孪晶碳化物。如果退火温度低，则球化效果不明显，碳化物基本不发生任何变化，孪晶碳化物的位置和尺寸保持不变，没有任何改善作用，因此将正火温度设定在850?950°C，即保证退火后的球化效果，又避免碳化物在孪晶面沉淀进而形成孪晶碳化物。
[0012]上述工艺方法通过对形成共晶碳化物的主要元素成分进行控制，严格控制加热温度及始、终锻温度，采用合理的变形方式及正火+等温退火，使得9Crl8大规格锻件孪晶碳化物得以消除或改善。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为按现有技术的生产工艺得到的高碳高铬9Crl8马氏体不锈钢锻件中孪晶碳化物的检测显微组织图。
[0014]图2为按实施例一中的工艺方法生产的锻件的检测显微组织图。
[0015]图3为按实施例二中的工艺方法生产的锻件的检测显微组织图。
【具体实施方式】
[0016]下面以具体实施例来说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围不限于以下两个具体实施例。
[0017]实施例一
一种高碳高铬9Crl8马氏体不锈钢轴锻件制备工艺，锻件规格为Φ 430 X 6300，该工艺方法如下:
冶炼:采用电弧炉冶炼+真空精炼+电渣重熔，主要化学成分控制如下:C:0.90?0.92，Cr: 17.0 ?17.5，S1: 0.50 ?0.55，Mn: 0.40 ?0.45;浇铸温度控制在 1450 ?1480°C;锻造:锻造采用10.5吨的电渣锭，电渣锭热送并进行加热，加热温度为 1140?1180°C，始锻温度为1120?1000°C，终锻温度900?950°C，采用设备为5000吨油压机开坯和1400吨精锻机成形，变形方式采用镦粗加拔长，总锻比8.5?9.5，镦粗系数2.0?3.0，变形方式为:采用通身轻压圆周一缴粗一滚圆一倒八方一滚圆，倒八方时其变形过程:方形一八方一方形；送进量彡500，压下量为20%?25%，使鱼骨状共晶碳化物被充分的破碎和分散，控制返炉的加热时间不得超过2小时,开还至热方550mm,上1400吨精锻机锻造至Φ 430mm成形；
锻后热处理:锻件入炉温度大于650±20°C，在650±10°C待料，升温至850?
950°C正火，经均温后保温5?9小时后空冷至650?750°C退火，均温后保温30?40小时，而后缓慢炉冷至150°C出炉。
[0018]实施例二
一种高碳高铬9Crl8马氏体不锈钢轴锻件制备工艺，锻件规格为Φ 530 X 5300，该工艺方法如下:
冶炼:采用电弧炉冶炼+真空精炼+电渣重熔，主要化学成分控制如下:C:0.90?
0.92，Cr: 17.0 ?17.5，S1: 0.50 ?0.55，Mn: 0.40 ?0.45;浇铸温度控制在 1450 ?1480°C;锻造:锻造采用10.5吨的电渣锭，电渣锭热送并进行加热，加热温度为1160±10°C，始锻温度为1120?1000°C，终锻温度为900?950°C，采用设备为5000吨油压机开坯和1400吨精锻机成形，变形方式采用镦粗加拔长，总锻比8.5?9.5，镦粗系数2.5?3.5，变形方式为采用通身轻压圆周一缴粗一滚圆一倒八方一滚圆，倒八方时其变形过程:方形一八方一方形；送进量> 500，压下量为15%?20%，使鱼骨状共晶碳化物被充分的破碎和分散，控制返炉的加热时间不得超过2小时,开还至热方550mm,上1400吨精锻机锻造至Φ 530mm成形；
锻后热处理:锻件入炉温度大于650±20°C，在650±10°C待料，升温至850?
950°C正火，经均温后保温8?12小时后空冷至650?750°C退火，均温后保温35?45小时，而后缓慢炉冷至100°C出炉。
[0019]如图1、2、3所示，从锻件的显微组织检测看，图2中孪晶碳化物明显得到改善，图3中孪晶碳化物明显消除。这说明通过控制碳化物形成元素、降低浇铸温度、严格控制加热温度、控制始锻及终锻温度、锻造过程控制返炉时间、开坯采用大压下量及进给量以及锻后退火采用高温正火+等温退火等一系列工艺方法，使得大规格9Crl8马氏体不锈钢孪晶碳化物得以消除或改善。
【权利要求】
1.一种高碳高铬9Crl8马氏体不锈钢轴锻件制备工艺，其特征在于:冶炼时，控制不锈钢中碳的重量百分比为0.90?0.92%，其它成分的重量百分比为Cr: 17.0?17.5%，S1:0.50?0.55%, Mn:0.40?0.45% ;浇铸温度控制在1450?1480°C ;锻造采用10.5吨的电渣锭，电渣锭热送并进行加热，加热温度为1140?1180°C，始锻温度:1000?1120°C，终锻温度> 950°C，返炉的加热时间不得超过2小时；锻后采用正火加等温退火，正火温度850?950°C，空冷至650?750°C进行等温退火。
2.根据权利要求1所述的一种高碳高铬9Crl8马氏体不锈钢轴锻件制备工艺，其特征在于:锻造采用10.5吨的电渣锭，电渣锭热送并进行加热，加热温度为1140?1180°C，始锻温度:1120?1000°C，终锻温度彡950°C，采用设备5000吨油压机开坯和1400吨精锻机成形，变形方式采用镦粗加拔长，总锻比8.5?9.5，镦粗系数2.0?3.0，变形方式采用通身轻压圆周-镦粗-滚圆-倒八方-滚圆，倒八方时其变形过程:方形一八方一方形；送进量> 500，压下量为20%?25%，使鱼骨状共晶碳化物被充分的破碎和分散，控制返炉的加热时间不得超过2小时,开还至热方550mm,上1400吨精锻机锻造至Φ 430mm成形。
3.根据权利要求2所述的一种高碳高铬9Crl8马氏体不锈钢轴锻件制备工艺，其特征在于:锻后热处理时，锻件入炉温度大于650±20°C，在650±10°C待料，升温至850?950°C进行正火，经均温后保温8?12小时后空冷至650?750°C退火，在该温度均温后保温35?45小时后缓慢炉冷至100°C出炉。
4.根据权利要求1所述的一种高碳高铬9Crl8马氏体不锈钢轴锻件制备工艺，其特征在于:锻造采用10.5吨的电渣锭，电渣锭热送并进行加热，加热温度为1160±10°C，始锻温度:1120?1000°C，终锻温度彡950°C，采用设备5000吨油压机开坯和1400吨精锻机成形，变形方式采用镦粗和拔长，总锻比8.5?9.5，镦粗系数2.5?3.5，变形方式采用通身轻压圆周-镦粗-滚圆-倒八方-滚圆，倒八方时其变形过程:方形一八方一方形；送进量^ 500，压下量为15%?20%，使鱼骨状共晶碳化物被充分的破碎和分散，控制返炉的加热时间不得超过2小时,开还至热方550mm,上1400吨精锻机锻造至Φ 530mm成形。
5.根据权利要求4所述的一种高碳高铬9Crl8马氏体不锈钢轴锻件制备工艺，其特征在于:锻后热处理时，锻件入炉温度大于650±20°C，在650±10°C待料，升温至850?950°C进行正火，经均温后保温8?12小时后空冷至650?750°C退火，在该温度均温后保温35?45小时后缓慢炉冷至100°C出炉。
【文档编号】C22C38/18GK104259361SQ201410348136
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年7月22日 优先权日:2014年7月22日
【发明者】王立新, 姚伟, 高全德, 张凯亮, 叶玉娟 申请人:中原特钢股份有限公司