一种细化FB2转子钢晶粒的热处理工艺的制作方法

本发明涉及一种钢热处理工艺。

背景技术：

fb2转子钢是一种620℃等级转子钢，已经广泛用于国内外600℃等级及以上超超临界汽轮机机组。fb2转子钢具有优异的蠕变持久强度，在620℃以及10万小时持续时间下的持久强度超过100mpa。优异的蠕变持久强度主要由于钢中添加了100ppm左右b元素。b元素进入钢的主要强化相m23c6型碳化物中，形成m23(c,b)6型碳硼化物，进而抑制强化相碳化物的聚集长大，提高了碳化物的稳定性，显著提高钢的蠕变持久性能。然后，m23(c,b)6型碳硼化物主要存在于原奥氏体晶界处，而原奥氏体晶粒是锻造过程形成的，且晶粒粗大，具有很强的遗传性，很难通过常规的热处理方式消除。因此，fb2钢转子锻件普遍存在粗晶问题，降低了锻件的冲击性能。

技术实现要素：

本发明为了解决现有方法处理得到的fb2转子钢存在粗晶的问题，提出一种细化fb2转子钢晶粒的热处理工艺。

本发明细化fb2转子钢晶粒的热处理工艺按照以下步骤进行：

一、预备热处理：在700-770℃下保温(0.4-0.6)h/25mm；

二、淬火：在1090-1110℃下保温(0.9-1.1)h/25mm，冷却方式为油冷；

三、第1次回火：在560-580℃下保温(0.9-1.1)h/25mm，冷却方式为空冷；

四、第2次回火：在670-690℃下保温(0.9-1.1)h/25mm，冷却方式为空冷。

本发明原理及有益效果为：

本发明通过改变预备热处理方式，在700-770℃温度范围内长期保温，将发生珠光体转变，形成与原奥氏体截然不同的固体新相，新相包括铁素体、以及铁素体和细小的m23(c,b)6碳硼化物构成的共析组织，打破了原有的奥氏体晶界，进而消除组织遗传性，使fb2转子钢锻件的晶粒得到细化，解决了钢的粗晶问题，进而提高锻件的性能。本发明方法处理后的fb2转子钢的性能指标为：晶粒度平均不粗于2级；冲击功akv≥20j；韧脆转变温度fatt50≤80℃。

附图说明

图1为对比例1处理后fb2转子钢在100倍金相显微镜下的组织形貌图；

图2为实施例1处理后fb2转子钢在100倍金相显微镜下的组织形貌图；

图3为对比例2处理后fb2转子钢在100倍金相显微镜下的组织形貌图；

图4为实施例2处理后fb2转子钢在100倍金相显微镜下的组织形貌图。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意合理组合。

具体实施方式一：本实施方式细化fb2转子钢晶粒的热处理工艺按照以下步骤进行：

一、预备热处理：在700-770℃下保温(0.4-0.6)h/25mm；

二、淬火：在1090-1110℃下保温(0.9-1.1)h/25mm，冷却方式为油冷；

三、第1次回火：在560-580℃下保温(0.9-1.1)h/25mm，冷却方式为空冷；

四、第2次回火：在670-690℃下保温(0.9-1.1)h/25mm，冷却方式为空冷。

本实施方式通过改变预备热处理方式，在700-770℃温度范围内长期保温，将发生珠光体转变，形成与原奥氏体截然不同的固体新相，新相包括铁素体、以及铁素体和细小的m23(c,b)6碳硼化物构成的共析组织，打破了原有的奥氏体晶界，进而消除组织遗传性，使fb2转子钢锻件的晶粒得到细化，解决了钢的粗晶问题，进而提高锻件的性能。本实施方式方法处理后的fb2转子钢的性能指标为：晶粒度平均不粗于2级；冲击功akv≥20j；韧脆转变温度fatt50≤80℃。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一在740℃下保温0.5h/25mm。其他步骤和参数与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：步骤二在1110℃下保温1h/25mm，冷却方式为油冷。其他步骤和参数与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤三在570℃下保温1h/25mm，冷却方式为空冷。其他步骤和参数与具体实施方式一至三之一相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤四在680℃下保温1h/25mm，冷却方式为空冷。其他步骤和参数与具体实施方式一至四之一相同。

实施例1：

本实施例细化fb2转子钢晶粒的热处理工艺按照以下步骤进行：

一、预备热处理：在710℃下保温0.5h/25mm；0.5h/25mm是指按截面计算，每25mm保温0.5h；

二、淬火：步骤一预热后在1100℃下保温1h/25mm，油冷至90℃以下；

三、第1次回火：在570℃下保温1h/25mm，空冷至90℃以下；

四、第2次回火：在680℃下保温1h/25mm，空冷至90℃以下。

对比例1：本对比例细化fb2转子钢晶粒的热处理工艺按照以下步骤进行：

一、预备热处理：在1070℃保温，保温1h/25mm，空冷至室温

二、淬火：在1100℃下保温1h/25mm，油冷至90℃以下；

三、第1次回火：在570℃下保温1h/25mm，空冷至90℃以下；

四、第2次回火：在680℃下保温1h/25mm，空冷至90℃以下。

实施例1和对比例1中温度允许误差为±10℃；

图1为对比例1处理后fb2转子钢在100倍金相显微镜下的组织形貌图；图2为实施例1处理后fb2转子钢在100倍金相显微镜下的组织形貌图；由图1和图2可知，对比例1处理后fb2转子钢的晶粒度等级为00级，实施例1处理后fb2转子钢的晶粒度等级为2级；说明实施例1方法能够使fb2转子钢锻件的晶粒得到细化，解决了钢的粗晶问题。

对比例1中fb2转子钢的冲击功akv为11j，韧脆转变温度fatt50为95℃，实施例1处理后fb2转子钢的冲击功akv为30j，韧脆转变温度fatt50为45℃。

实施例2：

本实施例细化fb2转子钢晶粒的热处理工艺按照以下步骤进行：

一、预备热处理：在740℃下保温0.5h/25mm；

二、淬火：步骤一预热后至在1100℃下保温1h/25mm，油冷至90℃以下；

三、第1次回火：在570℃下保温1h/25mm，空冷至90℃以下；

四、第2次回火：在680℃下保温1h/25mm，空冷至90℃以下。

对比例2：本对比例细化fb2转子钢晶粒的热处理工艺按照以下步骤进行：

一、预备热处理：在1080℃保温，保温1h/25mm，空冷至室温

二、淬火：在1100℃下保温1h/25mm，油冷至90℃以下；

三、第1次回火：在570℃下保温1h/25mm，空冷至90℃以下；

四、第2次回火：在680℃下保温1h/25mm，空冷至90℃以下。

实施例2和对比例2中温度允许误差为±10℃；

图3为对比例2处理后fb2转子钢在100倍金相显微镜下的组织形貌图；图4为实施例2处理后fb2转子钢在100倍金相显微镜下的组织形貌图。由图3和图4可知，对比例2处理后fb2转子钢的晶粒度等级为00级，实施例2处理后fb2转子钢的晶粒度等级为2级；说明实施例2方法能够使fb2转子钢锻件的晶粒得到细化，解决了钢的粗晶问题。对比例2中fb2转子钢的冲击功akv为10j，韧脆转变温度fatt50为100℃，实施例2处理后fb2转子钢的冲击功akv为25j，韧脆转变温度fatt50为50℃。