一种消除4Cr13不锈钢环轧件退火态网碳的工艺方法与流程

本发明涉及一种消除4cr13不锈钢环轧件退火态网碳的工艺方法，适用于精密锻造领域。

背景技术：

4cr13系属马氏体不锈钢，是一种应用广泛的模具钢。该材料在锻造过程中若终锻温度过高以及冷速缓慢，便回有珠光体在转变前析出二次碳化物，应沿奥氏体晶界分布形成不同程度的网状碳化物，此网状碳化物一旦形成不论后续退火、或是淬火都难以消除。

目前行业内对4cr13锻件多以球化退火作为预处理工艺，很难从根本上消除显微组织下网状碳化物，退火态的网状碳化物的存在对后续机加工有很大影响，在后续的淬火过程中也难以消除，网状碳化物的存在弱化了晶界之间的强度，进而使产品的疲劳强度降低，开裂风向增大，产生折断、开裂以及使用寿命低等致命问题；对一些要求较高的环模产品，锻后热处理多采用两次退火或者正火+回火，虽在一定程度上减少了显微组织下的网状碳化物，但同时大幅增加了生产成本、降低了生产效率。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种消除4cr13不锈钢环轧件退火态网碳的工艺方法，通过控制终锻温度和冷却速度，有效地避免了4cr13不锈钢在锻后冷却过程中产生网状碳化物的产生，提高了产品的质量。

本发明解决上述技术问题采取的技术方案是：一种消除4cr13不锈钢环轧件退火态网碳的工艺方法，其特征在于：包括如下工艺步骤：

(1)切割：将4cr13不锈钢切割成环轧件坯料；

(2)锻造：锻造时间＜3min，始锻温度为1180℃，终锻温度≥900℃；

(3)快速冷却：采用8％-12％的淬火液将热锻件快速冷却至500-600℃；

(4)球化退火：按照80℃/h程序升温至870℃保温6h，再按15℃/h缓慢炉冷至730℃，保温5h，然后以＜15℃/h的速度缓慢冷至500℃停炉，随炉冷却至300℃出炉分散空冷；

(5)得到组织均匀的4cr13不锈钢锻件。

作为优选，所述4cr13不锈钢中c含量为0.4-0.5％，cr含量为12-14％。

采用了上述技术方案后，本发明具有以下的有益效果：本发明通过控制环轧件的终锻温度，并且采用一定浓度的聚合物淬火液实现热锻件的快速冷却，有效的避免了4cr13不锈钢在锻件冷却过程中产生网状碳化物的产生，球化退火后显微组织网状碳化物评级可达到4.2-4.1级。该工艺方法简单易行，能够有效的提高生产效率并避免马氏体不锈钢网状碳化物的产生，能大幅改善4cr13环轧件类产品的钻屑性能，提高产品的疲劳强度，降低开裂风险，提高产品的寿命。

附图说明

图1为实施例1光学放大倍数为500×的球化级别图；

图2为实施例1光学放大倍数为200×的球化级别图；

图3为实施例2光学放大倍数为500×的球化级别图；

图4为实施例2光学放大倍数为200×的球化级别图；

具体实施方式

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。

一种消除4cr13不锈钢环轧件退火态网碳的工艺方法的实施例如下：

实施例1：包括如下工艺步骤：

(1)切割：将4cr13不锈钢切割成环轧件坯料；

(2)锻造：锻造时间40s，始锻温度为1180℃，终锻温度1032℃；

(3)快速冷却：采用8％-12％的淬火液将热锻件快速冷却至550℃，冷却时间为10s；

(4)球化退火：按照80℃/h程序升温至870℃保温6h，再按15℃/h缓慢炉冷至730℃，保温5h，然后以＜15℃/h的速度缓慢冷至500℃停炉，随炉冷却至300℃出炉分散空冷；

(5)得到组织均匀的4cr13不锈钢锻件，如图1所示，球化等级为2.3，如图2所示，网状碳化物评级为4.2。

实施例2：包括如下工艺步骤：

(1)切割：将4cr13不锈钢切割成环轧件坯料；

(2)锻造：锻造时间85s，始锻温度为1180℃，终锻温度950℃；

(3)快速冷却：采用8％-12％的淬火液将热锻件快速冷却至569℃，冷却时间为15s；

(4)球化退火：按照80℃/h程序升温至870℃保温6h，再按15℃/h缓慢炉冷至730℃，保温5h，然后以＜15℃/h的速度缓慢冷至500℃停炉，随炉冷却至300℃出炉分散空冷；

(5)得到组织均匀的4cr13不锈钢锻件，如图3所示，球化等级为2.3，如图4所示，网状碳化物评级为4.2。

与现有技术相比，本发明通过控制环轧件的终锻温度，并且采用一定浓度的聚合物淬火液实现热锻件的快速冷却，有效的避免了4cr13不锈钢在锻件冷却过程中产生网状碳化物的产生，球化退火后显微组织网状碳化物评级可达到4.2-4.1级。该工艺方法简单易行，能够有效的提高生产效率并避免马氏体不锈钢网状碳化物的产生，能大幅改善4cr13环轧件类产品的钻屑性能，提高产品的疲劳强度，降低开裂风险，提高产品的寿命。

以上所述的具体实施例，对本发明解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，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。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种消除4Cr13不锈钢环轧件退火态网状碳化物碳的工艺方法，包括以下工艺步骤：切割‑锻造‑快速冷却‑球化退火，其中始锻温度为1180℃，终锻温度≥900℃，采用8％‑12％的淬火液将热锻件快速冷却至500‑600℃，通过控制终锻温度和冷却速度，有效地避免了4Cr13不锈钢在锻后冷却过程中网状碳化物的产生，提高了产品的质量和寿命。

技术研发人员：戚大涛;钱进;白文平
受保护的技术使用者：江苏翔能科技发展有限公司
技术研发日：2016.12.22
技术公布日：2017.08.18