叶环锻件及其制作工艺的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种叶环锻件及其制作工艺，包括如下步骤：第一步：备料；第二步：开坯锻造，包括加热、锻造、退火；第三步：下料，切除钢锭头尾；第四步：成型锻造，包括加热、制坯、轧环、退火；第五步：热处理，包括正火、第一次回火，淬火、第二次回火、第三次回火；第六步：超声波探伤；第七步：理化检测；第八步：精加工；第九步：成品包装：使叶环锻件获得良好的细晶显微组织及高温持久性能,同时还具有较好的抗拉强度和屈服强度。
【专利说明】叶环锻件及其制作工艺
【技术领域】
[0001]本发明涉及锻件加工工艺【技术领域】，尤其是一种材质为高温铁素体不锈钢的叶环锻件及其制作工艺。
【背景技术】
[0002]目前，已建成的超临界发电机组的温度参数大多在550°C左右，而正在设计中的新一代超临界机组的工作温度则是620°C，更高的温度参数对机组材料的高温性能提出了更高的要求，而叶环作为汽轮机组的核心部件，其高温性能能否满足使用要求则关系到新一代汽轮机的成败。高温铁素体不锈钢具有很好的耐高温腐蚀性能及高温持久性能，但是一般晶粒比较粗大，抗拉强度和屈服强度偏低，很难满足使用要求。
【发明内容】
[0003]本 申请人:针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种叶环锻件及其制作工艺，从而使叶环锻件获得良好的细晶显微组织及高温持久性能，同时还具有较好的抗拉强度和屈服强度。
[0004]本发明所采用的技术方案如下:
一种叶环锻件，叶环锻件的材料成分组成如下所述:
C:0.14 ~0.15%,
S1:≤ 0.1%，
Mn:0.4 ~0.45%,
P: ^ 0.005%,
S:≤ 0.005%,
Cr:9.20 ~9.50%,
Mo:1.50 ~1.60%,
N1:0.15 ~0.20%,
Co:1.25 ~1.30%,
Ti 0.005%,
V:0.20 ~0.25%,
Al 0.010%,
N:0.020 ~0.030%,
Nb:0.05 ~0.06%,
B:90 ~IlOppm,
Cu:≤ 0.10%,
As:≤ 0.020%,
Sb:≤ 0.0015，
Sn:≤ 0.015 ；其余为Fe元素；
并对气体含量分析:氢气< 1.5ppm，氧气< 35ppm。
[0005]作为上述技术方案的进一步改进:
叶环锻件的材料成分组成如下所述:
C: 0.15%，
S1:0.0084%，
Mn:0.42%，
P:0.004%，
S:0.002%，
Cr:9.35%，
Mo:1.575%，
N1:0.19%，
Co:1.25%，
T1:0.001%，`
V:0.21%，
Al:0.009%，
N:0.02%，
Nb:0.059%，
B:IOOppm,
Cu:0.064%,
As:0.013%,
Sb:0.001%
Sn:0.005%,
其余为Fe元素；
并对气体含量分析:氢气1.0ppm,氧气30ppm。
[0006]一种使用权利要求1所述的叶环锻件的制作工艺，包括如下步骤:
第一步:备料；
第二步:开坯锻造，包括加热、锻造、退火；
弟二步:下料，切除钢徒头尾；
第四步:成型锻造，包括加热、制坯、轧环、退火；
第五步:热处理，包括正火、第一次回火，淬火、第二次回火、第三次回火；
第六步:超声波探伤；
第七步:理化检测；
第八步:精加工；
第九步:成品包装。
[0007]作为上述技术方案的进一步改进:
其中第二步中，加热温度为1220°C _1240°C，加热时间为3_5小时。
[0008]其中第四步中，加热温度为1150°C _1180°C，保温时间为3-4小时。
[0009]其中第五步中，正火加热温度为1110°C，到温后保温5-6小时，淬火温度为1100°C，保温3-4小时，出炉后风冷。
[0010]其中第五步中，正火的冷却方式采用空冷，第一次回火的冷却方式采用炉冷后空冷，淬火的调质冷却方式采用风冷，第二次回火的调质冷却方式采用空冷，第三次回火的调质冷却方式采用炉冷后空冷。
[0011]本发明的有益效果如下:
本发明开坯锻造工序中的高温加热工序，可以提高钢锭的塑形，利于锻造时可以做到大变形以压合钢锭的铸造缺陷。
[0012]本发明的开坯锻造在钢锭未切除冒口时进行，可以使钢锭中的疏松等缺陷在未被氧化前锻合。
[0013]本发明的轧环工序，采用较低的开轧温度，同时提高终轧温度，然后进行退火并缓慢冷却，可以细化锻件的显微组织。
[0014]本发明的调质冷却方式采用风冷、空冷、炉冷相结合，不仅可以提高锻件的韧性和获得较好的综合力学性能，而且组织更为均匀。
[0015]本发明在生产工艺上，充分利用加热、开坯锻造、退火、轧环、热处理等工序相结合，获得细小的显微组织，同时具有良好的高温持久性能及常温力学性能。本发明的主要性能为:晶粒度≥3级，高温持久时间≥500h (620°C,220MPa),屈服强度680~780，抗拉强度≤ 950，延伸率>≥13，断面收缩率≥40，平均冲击功> 24J。
【具体实施方式】
[0016]下面说明本发明的【具体实施方式】。
[0017]本实施例的叶环锻件，叶环锻件的材料成分组成如下:
C:0.14 ~0.15%,
S1:≤ 0.1%，
Mn:0.4 ~0.45%，
P: ≤ 0.005%，
S 0.005%，
Cr:9.20 ~9.50%，
Mo:1.50 ~1.60%，
N1:0.15 ~0.20%，
Co:1.25 ~1.30%，
Ti≤ 0.005%，
V:0.20 ~0.25%，
Al ≤0.010%，
N:0.020 ~0.030%，
Nb:0.05 ~0.06%，
B:90 ~IlOppm,
Cu≤ 0.10%，
As ≤0.020%，
Sb≤ 0.0015，Sn:< 0.015 ；
其余为Fe元素；
并对气体含量分析:氢气< 1.5ppm，氧气< 35ppm。
[0018]叶环锻件的材料成分组成如下:
C: 0.15%，
S1:0.0084%，
Mn:0.42%，
P:0.004%，
S:0.002%，
Cr:9.35%，
Mo:1.575%，
N1:0.19%，
Co:1.25%，
T1:0.001%，
V:0.21%，`
Al:0.009%，
N:0.02%，
Nb:0.059%，
B:IOOppm,
Cu:0.064%,
As:0.013%,
Sb:0.001%
Sn:0.005%,
其余为Fe元素；
并对气体含量分析:氢气1.0ppm,氧气30ppm。
[0019]本实施例的使用权利要求1的叶环锻件的制作工艺，包括如下步骤:
第一步:备料；
第二步:开坯锻造，包括加热、锻造、退火；
弟二步:下料，切除钢徒头尾；
第四步:成型锻造，包括加热、制坯、轧环、退火；
第五步:热处理，包括正火、第一次回火，淬火、第二次回火、第三次回火；
第六步:超声波探伤；
第七步:理化检测；
第八步:精加工；
第九步:成品包装。
[0020]其中第二步中，加热温度为1220°C _1240°C，加热时间为3-5小时。
[0021]其中第四步中，加热温度为1150°C _1180°C，保温时间为3-4小时。
[0022]其中第五步中，正火加热温度为1110°C，到温后保温5-6小时，淬火温度为1100°C，保温3-4小时，出炉后风冷。[0023]其中第五步中，正火的冷却方式采用空冷，第一次回火的冷却方式采用炉冷后空冷，淬火的调质冷却方式采用风冷，第二次回火的调质冷却方式采用空冷，第三次回火的调质冷却方式采用炉冷后空冷。
[0024]实施例一:
第一步:备料；
第二步:开坯锻造，包括加热、锻造、退火，加热温度为1230°C，锻造时采用镦粗拔长相结合的锻造方式，总锻比为8，锻后进行720V XSh的退火并炉冷至室温；
弟二步:下料，切除钢徒头尾；
第四步:成型锻造，包括加热、制坯、轧环、退火；加热温度为1180°C，终锻温度为950°C，轧后进行720V X8h的退火并炉冷至室温；
第五步:热处理，包括正火、第一次回火，淬火、第二次回火、第三次回火；
正火工序中，正火温度为1110°C，保温5小时，冷却方式为空冷，第一次回火温度为660°C，保温时间为8小时，保温后以20°C /h的速率炉冷至200°C出炉空冷；
淬火工序中，淬火温度为1100°C，保温4小时，冷却方式为风冷，第二次回火温度为570°C，保温时间为8小时，保温后出炉空冷至室温，第三次回火温度为700°C，保温时间为8小时，保温后以20°C /h的速率炉冷至450°C，再以30°C /h的速率炉冷至200°C后出炉空冷。
[0025]第六步:超声波探伤；
第七步:理化检测；理化检测结果为:晶粒度3级，高温持久时间> 500h (620°C,220MPa)，屈服强度725 MPa,抗拉强度855 MPa,延伸率19%，断面收缩率63%，平均冲击功54J； 第八步:精加工；
第九步:成品包装。
[0026]以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。
【权利要求】
1.一种叶环锻件，其特征在于:叶环锻件的材料成分组成如下所述:C: 0.14 ~0.15%,S1: ^ 0.1%,Mn:0.4 ~0.45%,P: ^ 0.005%,S: ^ 0.005%,Cr:9.20 ~9.50%,Mo: 1.50 ~1.60%,N1:0.15 ~0.20%,Co: 1.25 ~1.30%,T1:≤ 0.005%,V:0.20 ~0.25%,Al:≤ 0.010%,N:0.020 ~0.030%,Nb: 0.05 ~0.06%,B:90 ~IlOppm,Cu:≤ 0.10%,As: ≤ 0.020%,Sb: ≤ 0.0015，Sn: ≤ 0.015 ；其余为Fe元素；并对气体含量分析:氢气≤ 1.5ppm，氧气≤ 35ppm。
2.如权利要求1所述的叶环锻件，其特征在于:叶环锻件的材料成分组成如下所述:C: 0.15%，S1:。.0084%，Mn:0.42%，P:0.004%，S:0.002%，Cr:9.35%，Mo: 1.575%，N1: 0.19%，Co: 1.25%，T1:0.001%，V:0.21%，Al:0.009%，N:0.02%，Nb:0.059%，B:lOOppm，Cu:0.064%，As:0.013%,
Sb:0.001%
Sn:0.005%, 其余为Fe元素； 并对气体含量分析:氢气1.0ppm,氧气30ppm。
3.一种使用权利要求1所述的叶环锻件的制作工艺，其特征在于:包括如下步骤: 第一步:备料； 第二步:开坯锻造，包括加热、锻造、退火； 弟二步:下料，切除钢徒头尾； 第四步:成型锻造，包括加热、制坯、轧环、退火； 第五步:热处理，包括正火、第一次回火，淬火、第二次回火、第三次回火； 第六步:超声波探伤； 第七步: 理化检测； 第八步:精加工； 第九步:成品包装。
4.如权利要求3所述的叶环锻件的制作工艺，其特征在于:其中第二步中，加热温度为12200C _1240°C，加热时间为3-5小时。
5.如权利要求3所述的叶环锻件的制作工艺，其特征在于:其中第四步中，加热温度为1150。。_1180°C，保温时间为3-4小时。
6.如权利要求3所述的叶环锻件的制作工艺，其特征在于:其中第五步中，正火加热温度为1110°C，到温后保温5-6小时，淬火温度为1100°C，保温3-4小时，出炉后风冷。
7.如权利要求3所述的叶环锻件的制作工艺，其特征在于:其中第五步中，正火的冷却方式采用空冷，第一次回火的冷却方式采用炉冷后空冷，淬火的调质冷却方式采用风冷，第二次回火的调质冷却方式采用空冷，第三次回火的调质冷却方式采用炉冷后空冷。
【文档编号】C22C38/60GK103774061SQ201410006258
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2014年1月7日 优先权日:2014年1月7日
【发明者】刘智 申请人:无锡市派克重型铸锻有限公司