一种马氏体型耐热钢中δ铁素体含量控制方法
【专利摘要】本发明为马氏体型耐热钢中δ铁素体含量控制技术，属于钢铁锻造和组织控制【技术领域】。本发明利用保温+变形+变形后保温的多次镦拔锻造工艺技术消除马氏体型耐热钢中δ铁素体。首先通过充分加热保温消除部分δ铁素体，同时使钢锭具有良好塑性，然后进行大的变形，增加δ铁素体比表面积，同时使之发生动态再结晶，变形后再次进行保温，进一步减少δ铁素体，并使钢锭具有良好塑性，为下一次变形做准备，通过多次保温+变形+变形后保温的镦拔变形工艺技术，逐步消除δ铁素体。此发明的优点在于能够有效消除马氏体型耐热钢中δ铁素体。
【专利说明】
一种马氏体型耐热钢中δ铁素体含量控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及钢铁锻造和组织控制【技术领域】，尤其是涉及马氏体型耐热钢中δ铁素体含量控制技术，具体是利用多次镦拔锻造技术消除lCrl2Ni2Mo2VN钢材中δ铁素体组织。
【背景技术】
[0002]δ铁素体是各类马氏体型耐热钢中易出现组织，δ铁素体的存在对于马氏体型耐热钢的性能是不利的，尤其是δ铁素体在锻造过程中易变形，容易沿轴向分布，对钢材的各向同性产生不利影响，因此必须严格控制。GB/T 8732-2004中规定，作为汽轮机叶片用钢时，2Crl3，lCrl2Mo，2Crl2MoV三个牌号的马氏体型耐热钢中δ铁素体含量最严重视场不超过5%，其他牌号的δ铁素体含量最严重视场不得超过10%，但随着超超临界技术的发展，越来越多的马氏体型耐热钢种被开发用于超超临界机组叶片的制造，为节约能源，超超临界机组蒸汽温度、压力参数不断提高，对叶片用钢组织性能要求更加严格，尤其是对叶片用马氏体型耐热钢中δ铁素体含量要求极严，部分牌号要求组织中δ铁素体含量小于1.5%，甚至更低。δ铁素体含量控制技术一直是马氏体耐热钢生产过程中的难点，目前主要通过调整化学成分的方法来减少δ铁素体，但是由于冶炼凝固过程中偏析等问题，调整化学成分的方法并不能完全消除δ铁素体，而且由于δ铁素体属高温析出相，通过一般固溶处理很难消除，此外还有学者提出马氏体耐热钢中残余δ铁素体含量与变形量有关，认为大的变形量即可减少δ铁素体，实际变形只能改变δ铁素体形态，并不能完全消除δ铁素体。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种马氏体型耐热钢中δ铁素体含量控制技术，解决马氏体型耐热钢中S铁素体含量控制问题。
[0004]为了实现本发明的目的，提出以下技术方案:
一种马氏体型耐热钢中S铁素体含量控制方法，所述方法的步骤如下:
(O首先将马氏体型耐热钢钢锭在加热炉中进行充分加热，加热温度:低于钢种对应δ铁素体析出温度2(T50°C，加热时间:待钢锭各部位温度均匀且达到设定加热温度，然后等温保温10?15h ；
(2)将充分加热后的钢锭在锻造机上进行变形，变形制度:沿钢锭轴向进行镦粗变形，镦粗至钢锭原始高度的二分之一；镦粗完成后立即将钢锭在加热炉中进行充分加热，加热温度:低于钢种对应δ铁素体析出温度2(T50°C，加热时间:待钢锭各部位温度均匀且达到设定加热温度，然后等温保温3?5h ；
(3)将镦粗至钢锭原始高度的二分之一并充分加热后的钢锭在锻造机上进行拔长变形，变形制度:将钢锭拔长锻造为变形前原始尺寸；拔长或镦粗完成后立即将钢锭在加热炉中进行充分加热，加热温度:低于钢种对应δ铁素体析出温度2(T50°C，加热时间:待钢锭各部位温度均匀且达到设定加热温度，然后等温保温3?5h ；
(4)重复步骤2至步骤3；
(5)重复步骤2至步骤3；
(6)将步骤5中变形并充分加热保温后钢锭在锻造机上进行变形，生产规定尺寸的棒材，锻造变形完成后棒材空冷至室温。
[0005]根据本发明的实施例1，所述方法的具体步骤如下:
(1)首先将化学成分为:(C:0.11%, Si:0.20%, Mn:0.75%, Cr:11.8%, N1:2.7%, Mo:1.7%, V:0.3%, N:0.03%)的 lCrl2Ni2Mo2VN，钢锭锭型为 Φ430mmX 900mm 的钢锭在加热炉中进行充分加热，加热温度:1180°C，加热时间:待钢锭各部位温度均匀且达到1180°C后等温保温1h ；
(2)将充分加热后的lCrl2Ni2Mo2VN钢钢锭在锻造机上进行变形，变形制度:沿钢锭轴向进行镦粗变形，镦粗至450mm高；变形完成后立即将钢锭在加热炉中进行充分加热，加热温度:1180°C，加热时间:待钢锭各部位温度均匀且达到1180°C后等温保温4h ；
(3)将镦粗至450mm高并充分保温后的钢锭在锻造机上进行变形，变形制度:将钢锭进行拔长锻造，将钢锭锻造为Φ430πιπιΧ 900mm ;变形完成后立即将钢锭在加热炉中进行充分加热，加热温度:1180°C，加热时间:待钢锭各部位温度均匀且达到1180°C后等温保温4h ；
(4)重复步骤2至步骤3；
(5)重复步骤2至步骤3;
(6)将步骤5中变形并充分加热保温后钢锭在锻造机上进行变形，生产Φ200πιπι的棒材，锻造变形完成后棒材空冷至室温。
[0006]根据本发明的实施例2，所述方法的具体步骤如下:
Cl)首先将钢锭锭型为Φ470mmX 100mm的lCrl2Ni2Mo2VN钢钢锭在加热炉中进行充分加热，加热温度:1190°C，加热时间:待钢锭各部位温度均匀且达到1190°C后等温保温12h ；
(2)将充分加热后的lCrl2Ni2Mo2VN钢钢锭在锻造机上进行变形，变形制度:沿钢锭轴向进行镦粗变形，镦粗至500mm高；变形完成后立即将钢锭在加热炉中进行充分加热，加热温度:1190°C，加热时间:待钢锭各部位温度均匀且达到1190°C后等温保温5h ；
(3)将镦粗至500mm高并充分保温后的钢锭在锻造机上进行变形，变形制度:将钢锭进行拔长锻造，将钢锭锻造为Φ470πιπιΧ 1000mm ;变形完成后立即将钢锭在加热炉中进行充分加热，加热温度:1180°C，加热时间:待钢锭各部位温度均匀且达到1180°C后等温保温5h ；
(4)重复步骤2至步骤3；
(5)重复步骤2至步骤3；
(6)将步骤5中变形并充分加热保温后钢锭在锻造机上进行变形，生产Φ220_的棒材，锻造变形完成后棒材空冷至室温。
[0007]根据本发明的实施例3，所述方法的具体步骤如下:
(I)首先将钢化学成分为:(C:0.098 %, Si:0.01 %, Mn:0.41 %，Cr:10.57 %, N1:0.55%，Mo:0.23 %，V:0.2 %，W:2.48 %，Co:2.74 %，Nb:0.1 %，B:0.029 %，N:0.03 %)钢锭锭型为Φ470πιπιΧ900πιπι的钢锭在加热炉中进行充分加热，加热温度:1180°C，加热时间:待钢锭各部位温度均匀且达到1180°C后等温保温1h ；
(2)将充分加热后的ICrllCo3W3NiMoVNbNB钢钢锭在锻造机上进行变形，变形制度:沿钢锭轴向进行镦粗变形，镦粗至450mm高；变形完成后立即将钢锭在加热炉中进行充分加热，加热温度:1180°C，加热时间:待钢锭各部位温度均匀且达到1180°C后等温保温4h ；
(3)将镦粗至450mm高并充分保温后的钢锭在锻造机上进行变形，变形制度:将钢锭进行拔长锻造，将钢锭锻造为Φ470πιπιΧ 900mm ;变形完成后立即将钢锭在加热炉中进行充分加热，加热温度:1180°C，加热时间:待钢锭各部位温度均匀且达到1180°C后等温保温4h ；
(4)重复步骤2至步骤3；
(5)重复步骤2至步骤3;
(6)将步骤5中变形并充分加热保温后钢锭在锻造机上进行变形，生产Φ200πιπι的棒材，锻造变形完成后棒材空冷至室温。
[0008]5、如权利要求1-4其中之一所述马氏体型耐热钢中δ铁素体含量控制方法，其特征在于:在所述步骤5和6之间重复步骤2至步骤3 1-3次。
[0009]本发明是利用保温+变形+变形后保温的多次镦拔锻造工艺技术逐步消除马氏体型耐热钢中δ铁素体，在消除部分δ铁素体的同时使钢锭具有良好塑性。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为本发明实施例1对lCrl2Ni2Mo2VN钢多次镦拔变形后棒材金相组织照片。
【具体实施方式】
[0011]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合附图和具体实施例，对本发明进一步详细说明。
[0012]本发明是利用保温+变形+变形后保温的多次镦拔锻造工艺技术消除马氏体型耐热钢中δ铁素体。马氏体型耐热钢中δ铁素体一般是钢锭中遗留的，钢锭在凝固过程中由于偏析造成局部区域化学成分不均匀，冷却后这些成分偏析区域形成δ铁素体，在奥氏体单相区通过长时间加热保温能够达到消除S铁素体的目的，其原理是通过成分扩散来消除δ铁素体，但所需时间过长，在实际生产过程中造成成本过高，因此并不适用，而变形能够显著增加组织中δ铁素体比表面积，利于化学成分的扩散，但单纯变形并不能有效消除δ铁素体。本发明是利用保温+变形+变形后保温的方法消除马氏体型耐热钢中δ铁素体，首先通过充分加热保温消除部分δ铁素体，同时使钢锭具有良好塑性，然后进行大的变形，增加δ铁素体比表面积，同时使之发生动态再结晶，变形后再次进行保温，进一步减少δ铁素体，并使钢锭具有良好塑性，为下一次变形做准备，通过多次保温+变形+变形后保温的镦拔变形工艺技术，逐步消除δ铁素体。
[0013]实施例1:钢锭锭型为Φ430πιπιΧ900πιπι的lCrl2Ni2Mo2VN钢多次镦拔锻造 lCrl2Ni2Mo2VN 钢化学成分为:(C:0.11%, S1:0.20%, Mn:0.75%, Cr:11.8%, N1:2.7%,
Mo:1.7%, V:0.3%, N:0.03%)
1、首先将lCrl2Ni2Mo2VN钢钢锭在加热炉中进行充分加热，加热温度:1180°C，加热时间:待钢锭各部位温度均匀且达到1180°C后等温保温1h ；
2、将充分加热后的lCrl2Ni2Mo2VN钢钢锭在锻造机上进行变形，变形制度:沿钢锭轴向进行镦粗变形，镦粗至450mm高；变形完成后立即将钢锭在加热炉中进行充分加热，加热温度:1180°C，加热时间:待钢锭各部位温度均匀且达到1180°C后等温保温4h ；
3、将镦粗至450mm高并充分保温后的钢锭在锻造机上进行变形，变形制度:将钢锭进行拔长锻造，将钢锭锻造为Φ430πιπιΧ 900mm ;变形完成后立即将钢锭在加热炉中进行充分加热，加热温度:1180°C，加热时间:待钢锭各部位温度均匀且达到1180°C后等温保温4h ；
4、重复步骤2至步骤3；
5、重复步骤2至步骤3;
6、将步骤5中变形并充分加热保温后钢锭在锻造机上进行变形，生产Φ200mm的棒材，锻造变形完成后棒材空冷至室温。
[0014]图1为实施例1中lCrl2Ni2Mo2VN钢多次镦拔变形后棒材金相组织照片，金相组织中未观察到S铁素体。
[0015]实施例2:钢锭锭型为Φ470ι?πιΧ 1000mm的lCrl2Ni2Mo2VN钢多次镦拔锻造
1、首先将lCrl2Ni2Mo2VN钢钢锭在加热炉中进行充分加热，加热温度:1190°C，加热时间:待钢锭各部位温度均匀且达到1190°C后等温保温12h ；
2、将充分加热后的lCrl2Ni2Mo2VN钢钢锭在锻造机上进行变形，变形制度:沿钢锭轴向进行镦粗变形，镦粗至500mm高；变形完成后立即将钢锭在加热炉中进行充分加热，加热温度:1190°C，加热时间:待钢锭各部位温度均匀且达到1190°C后等温保温5h ；
3、将镦粗至500mm高并充分保温后的钢锭在锻造机上进行变形，变形制度:将钢锭进行拔长锻造，将钢锭锻造为Φ470.ιΧ 100mm ;变形完成后立即将钢锭在加热炉中进行充分加热，加热温度:1180°C，加热时间:待钢锭各部位温度均匀且达到1180°C后等温保温5h ；
4、重复步骤2至步骤3；
5、重复步骤2至步骤3;
6、将步骤5中变形并充分加热保温后钢锭在锻造机上进行变形，生产Φ220_的棒材，锻造变形完成后棒材空冷至室温。
[0016]实施例3:钢锭锭型为Φ470ι?πιΧ900πιπι的lCrllCo3W3NiMoVNbNB钢多次镦拔锻造 lCrl2Ni2Mo2VN 钢化学成分为:(C:0.098 %，S1:0.01 %，Mn:0.41 %，Cr:10.57 %，Ni:
0.55 %，Mo:0.23 %，V:0.2 %，W:2.48 %，Co:2.74 %，Nb:0.1 %，B:0.029 %，N:0.03 %)
1、首先将lCrllCo3W3NiMoVNbNB钢钢锭在加热炉中进行充分加热，加热温度:1180°C，加热时间:待钢锭各部位温度均匀且达到1180°C后等温保温1h ；
2、将充分加热后的ICrllCo3W3NiMoVNbNB钢钢锭在锻造机上进行变形，变形制度:沿钢锭轴向进行镦粗变形，镦粗至450mm高；变形完成后立即将钢锭在加热炉中进行充分加热，加热温度:1180°C，加热时间:待钢锭各部位温度均匀且达到1180°C后等温保温4h ；
3、将镦粗至450mm高并充分保温后的钢锭在锻造机上进行变形，变形制度:将钢锭进行拔长锻造，将钢锭锻造为Φ470πιπιΧ 900mm ;变形完成后立即将钢锭在加热炉中进行充分加热，加热温度:1180°C，加热时间:待钢锭各部位温度均匀且达到1180°C后等温保温4h ；
4、重复步骤2至步骤3；
5、重复步骤2至步骤3；
6、将步骤5中变形并充分加热保温后钢锭在锻造机上进行变形，生产Φ200mm的棒材，锻造变形完成后棒材空冷至室温。
[0017]以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种马氏体型耐热钢中δ铁素体含量控制方法，其特征在于，所述方法的步骤如下: (O首先将马氏体型耐热钢钢锭在加热炉中进行充分加热，加热温度:低于钢种对应δ铁素体析出温度2(T50°C，加热时间:待钢锭各部位温度均匀且达到设定加热温度，然后等温保温10?15h ； (2)将充分加热后的钢锭在锻造机上进行变形，变形制度:沿钢锭轴向进行镦粗变形，镦粗至钢锭原始高度的二分之一；镦粗完成后立即将钢锭在加热炉中进行充分加热，加热温度:低于钢种对应δ铁素体析出温度2(T50°C，加热时间:待钢锭各部位温度均匀且达到设定加热温度，然后等温保温3?5h ； (3)将镦粗至钢锭原始高度的二分之一并充分加热后的钢锭在锻造机上进行拔长变形，变形制度:将钢锭拔长锻造为变形前原始尺寸；拔长或镦粗完成后立即将钢锭在加热炉中进行充分加热，加热温度:低于钢种对应δ铁素体析出温度2(T50°C，加热时间:待钢锭各部位温度均匀且达到设定加热温度，然后等温保温3?5h ； (4)重复步骤2至步骤3； (5)重复步骤2至步骤3； (6)将步骤5中变形并充分加热保温后钢锭在锻造机上进行变形，生产规定尺寸的棒材，锻造变形完成后棒材空冷至室温。
2.如权利要求1所述的一种马氏体型耐热钢中δ铁素体含量控制方法，其特征在于:所述方法的步骤如下:
(1)首先将化学成分为:(C:0.11%, Si:0.20%, Mn:0.75%, Cr:11.8%, N1:2.7%, Mo:1.7%, V:0.3%, N:0.03%)的 lCrl2Ni2Mo2VN，钢锭锭型为 Φ430mmX 900mm 的钢锭在加热炉中进行充分加热，加热温度:1180°C，加热时间:待钢锭各部位温度均匀且达到1180°C后等温保温1h ； (2)将充分加热后的lCrl2Ni2Mo2VN钢钢锭在锻造机上进行变形，变形制度:沿钢锭轴向进行镦粗变形，镦粗至450mm高；变形完成后立即将钢锭在加热炉中进行充分加热，加热温度:1180°C，加热时间:待钢锭各部位温度均匀且达到1180°C后等温保温4h ； (3)将镦粗至450mm高并充分保温后的钢锭在锻造机上进行变形，变形制度:将钢锭进行拔长锻造，将钢锭锻造为Φ430πιπιΧ 900mm ;变形完成后立即将钢锭在加热炉中进行充分加热，加热温度:1180°C，加热时间:待钢锭各部位温度均匀且达到1180°C后等温保温4h ； (4)重复步骤2至步骤3； (5)重复步骤2至步骤3; (6)将步骤5中变形并充分加热保温后钢锭在锻造机上进行变形，生产Φ200πιπι的棒材，锻造变形完成后棒材空冷至室温。
3.如权利要求1所述的一种马氏体型耐热钢中δ铁素体含量控制方法，其特征在于:所述方法的步骤如下: Cl)首先将钢锭锭型为Φ470mmX 100mm的lCrl2Ni2Mo2VN钢钢锭在加热炉中进行充分加热，加热温度:1190°C，加热时间:待钢锭各部位温度均匀且达到1190°C后等温保温12h ； (2)将充分加热后的lCrl2Ni2Mo2VN钢钢锭在锻造机上进行变形，变形制度:沿钢锭轴向进行镦粗变形，镦粗至500mm高；变形完成后立即将钢锭在加热炉中进行充分加热，加热温度:1190°C，加热时间:待钢锭各部位温度均匀且达到1190°C后等温保温5h ； (3)将镦粗至500mm高并充分保温后的钢锭在锻造机上进行变形，变形制度:将钢锭进行拔长锻造，将钢锭锻造为Φ470πιπιΧ 1000mm ;变形完成后立即将钢锭在加热炉中进行充分加热，加热温度:1180°C，加热时间:待钢锭各部位温度均匀且达到1180°C后等温保温5h ； (4)重复步骤2至步骤3； (5)重复步骤2至步骤3； (6)将步骤5中变形并充分加热保温后钢锭在锻造机上进行变形，生产Φ220_的棒材，锻造变形完成后棒材空冷至室温。
4.如权利要求1所述的一种马氏体型耐热钢中δ铁素体含量控制方法，其特征在于:所述方法的步骤如下:
(1)首先将钢化学成分为:(C:0.098 %, Si:0.01 %, Mn:0.41 %，Cr:10.57 %, N1:0.55%，Mo:0.23 %，V:0.2 %，W:2.48 %，Co:2.74 %，Nb:0.1 %，B:0.029 %，N:0.03 %)钢锭锭型为Φ470πιπιΧ900πιπι的钢锭在加热炉中进行充分加热，加热温度:1180°C，加热时间:待钢锭各部位温度均匀且达到1180°C后等温保温1h ； (2)将充分加热后的ICrllCo3W3NiMoVNbNB钢钢锭在锻造机上进行变形，变形制度:沿钢锭轴向进行镦粗变形，镦粗至450mm高；变形完成后立即将钢锭在加热炉中进行充分加热，加热温度:1180°C，加热时间:待钢锭各部位温度均匀且达到1180°C后等温保温4h ； (3)将镦粗至450mm高并充分保温后的钢锭在锻造机上进行变形，变形制度:将钢锭进行拔长锻造，将钢锭锻造为Φ470πιπιΧ 900mm ;变形完成后立即将钢锭在加热炉中进行充分加热，加热温度:1180°C，加热时间:待钢锭各部位温度均匀且达到1180°C后等温保温4h ； (4)重复步骤2至步骤3； (5)重复步骤2至步骤3； (6)将步骤5中变形并充分加热保温后钢锭在锻造机上进行变形，生产Φ200πιπι的棒材，锻造变形完成后棒材空冷至室温。
5.如权利要求1-4其中之一所述马氏体型耐热钢中δ铁素体含量控制方法，其特征在于:在所述步骤5和6之间重复步骤2至步骤3 1-3次。
【文档编号】C21D6/00GK104313278SQ201410571886
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年10月23日 优先权日:2014年10月23日
【发明者】刘雅政, 李俊儒, 周乐育, 龚臣, 陈列, 佐辉 申请人:北京科技大学