本发明属于合金冶炼技术领域，具体涉及一种提高0cr13ni4mo钢低温冲击韧性的方法。
背景技术：
0cr13ni4mo属于不锈钢马氏体材料，相当于美国牌号f6nm。其化学成份如下：c≤0.05％，mn0.5-1.0％，p≤0.03％，s≤0.03％，cr：11.5-14.0％，mo：0.5-1.0％，ni：3.5-5.5％。0cr13ni4mo钢具有高强度、高韧性和良好的焊接性能，其表面硬度高，可以满足水利工程过流部件长期承受泥沙冲刷的要求，主要应用在水轮机的叶片、抗磨板、止漏环材料、水利工程的埋件等过流部件上。
0cr13ni4mo钢经热处理后机械性能如下：·
抗拉强度：≥950mpa；屈服：≥800mpa；伸长率：≥15％；收缩率：≥45％；硬度：321～361；冲击韧性：20℃kv2≥160j；-40℃kv2≥80j。
目前0cr13ni4mo因为有较好的机械性能与耐腐蚀性能广泛应用于核电、石油机械、阀门等领域。但是，采用目前的生产方法，大规格产品低温冲击性能容易存在超差情况。
现有工艺对于如何提高大规格产品0cr13ni4mo钢的低温冲击韧性未见过多报道，因此需要提供一种处理方式来解决0cr13ni4mo钢钢低温冲击性能较差的问题。
技术实现要素：
本发明的目的就是为了解决上述技术问题，而提供一种提高0cr13ni4mo钢低温冲击韧性的方法。本发明提供的方法能够显著提高0cr13ni4mo钢的低温冲击性能，特别是在制备大规格产品时能够具有很好的性能。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种提高0cr13ni4mo钢低温冲击韧性的方法，包括以下步骤：
(1)锻造时采用十字交叉锻造，对0cr13ni4mo钢锭依次进行一次镦拔和一次拔长处理；
(2)热处理时将0cr13ni4mo钢先加热到850～900℃保温0.5～1h，然后以2～3℃/min的速率升温至980～1020℃进行油淬处理，再以3～5℃/min的速率加热至550～600℃进行2次回火处理；
(3)控制成品中磷、氮、钼各元素的含量。
本发明采用上述方法的原理是，由于锻造工艺会影响合金的性能，本发明首先考虑到锻造工艺的选择，通过采用十字交叉锻造方式结合一次镦拔和一次拔长处理，能够很好确保大规格锻件心部锻透。在该前提下，本发明进一步研究了热处理工艺对0cr13ni4mo钢冲击性能的影响，由于热处理工艺的影响极其显著，升温方式对冲击性能影响也较大，本发明采用上述热处理工艺，并结合合适的升温步骤，能够确保在上述回火温度范围时，基本没有氮化物析出，避免导致材料低温冲击韧性不均匀。上述热处理工艺很好保证了在制备大规格产品时其低温冲击性能的优异，与传统方法相比其低温冲击韧性得以显著提高。结合本发明的锻造工艺和热处理工艺的基础上，为了进一步控制冶炼工艺，更好的提升其低温冲击性能，本发明还需控制成品中磷、氮和钼各元素的含量。其中控制磷含量的方法为选择优质耐火材料防止坩埚增p；选择优质低磷原材料配料冶炼。控制n的方法为在冶炼过程全称进行吹ar气，确保冶炼过程吸气。控制mo的含量能够充分抑制低温回火脆性。
进一步的是，步骤(1)中十字交叉锻造的方法为：钢锭开扁方，成品锻造时宽变形为厚度方向，厚度变形为宽度方向。
进一步的是，步骤(1)中控制锻造比为10～12。
进一步的是，步骤(2)中水淬保温的时间为30～60min。
进一步的是，2次回火保温的时间均为1.5～4h。
进一步的是，步骤(2)回火处理后进行风冷至室温，降温速率控制为2-5℃/min。
进一步的是，步骤(3)中控制成品磷质量百分含量≤0.010％。
进一步的是，步骤(3)中控制成品氮质量百分含量≤0.020％。
进一步的是，步骤(3)中控制成品mo质量百分含量0.80～1.00％。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：本发明采用的方法能够显著提升0cr13ni4mo钢的低温冲击韧性，与常规热处理方法相比，其低温冲击韧性得到大幅度提高，-40℃kv2可达220j以上；在制备大规格产品时，其使用性能得到了大大提升。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行具体描述，有必要指出的是，以下实施例仅仅用于对本发明进行解释和说明，并不用于限定本发明。本领域技术人员根据上述发明内容所做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
实施例1
一种提高0cr13ni4mo钢低温冲击韧性的方法，包括以下步骤：
(1)锻造时采用十字交叉锻造，控制锻造比为10，对0cr13ni4mo钢锭依次进行一次镦拔和一次拔长处理；
(2)热处理时将0cr13ni4mo钢先加热到850℃保温0.5h，然后以2℃/min的速率升温至980℃进行油淬处理，油淬保温时间为30min，冷却后再以3℃/min的速率加热至550℃进行2次回火处理，2次回火保温时间均为1.5h；回火处理后进行风冷至室温，降温速率控制为2℃/min；
(3)控制成品中磷、氮、钼各元素的含量如下：控制成品磷质量百分含量为0.002％，控制成品氮质量百分含量0.015％，控制成品钼质量百分含量0.81％。
上述十字交叉锻造的方法为：钢锭开扁方，成品锻造时宽变形为厚度方向，厚度变形为宽度方向，确保锻件心部锻透。
实施例2
一种提高0cr13ni4mo钢低温冲击韧性的方法，包括以下步骤：
(1)锻造时采用十字交叉锻造，控制锻造比为11，对0cr13ni4mo钢锭依次进行一次镦拔和一次拔长处理；
(2)热处理时将0cr13ni4mo钢先加热到860℃保温50min，然后以3℃/min的速率升温至1000℃进行油淬处理，油淬保温时间为45min，降温后再以4℃/min的速率加热至560℃进行2次回火处理，2次回火保温时间均为2.5h；回火处理后进行风冷至室温，降温速率控制为3℃/min；
(3)控制成品中磷、氮、钼各元素的含量如下：控制成品磷质量百分含量0.003％，控制成品氮质量百分含量0.012％，控制成品钼质量百分含量0.82％。
上述十字交叉锻造的方法为：钢锭开扁方，成品锻造时宽变形为厚度方向，厚度变形为宽度方向，确保锻件心部锻透。
实施例3
一种提高0cr13ni4mo钢低温冲击韧性的方法，包括以下步骤：
(1)锻造时采用十字交叉锻造，控制锻造比为12，对0cr13ni4mo钢锭依次进行一次镦拔和一次拔长处理；
(2)热处理时将0cr13ni4mo钢先加热到900℃保温1h，然后以3℃/min的速率升温至1020℃进行油淬处理，油淬保温时间为60min，降温后再以5℃/min的速率加热至600℃进行2次回火处理，2次回火保温时间均为4h；回火处理后进行风冷至室温，降温速率控制为5℃/min；
(3)控制成品中磷、氮、钼各元素的含量如下：控制成品磷质量百分含量0.006％，控制成品氮质量百分含量0.018％，控制成品钼质量百分含量0.83％。
上述十字交叉锻造的方法为：钢锭开扁方，成品锻造时宽变形为厚度方向，厚度变形为宽度方向，确保锻件心部锻透。
实验例
对上述方式生产出的产品进行低温冲击韧性检测，测试方法采用国家标准gb/t229-2007《金属材料夏比摆锤冲击试验方法》，检测结果见表1所示。
表1
从上表可以看出，采用本发明实施例中的处理方法，可以显著提高0cr13ni4mo低温冲击韧性。