一種10Cr9Mo1VNb鋼鍛件制造工藝的制作方法

　　【專利摘要】本發(fā)明提供了一種10Cr9Mo1VNb鋼鍛件制造工藝，較好地降低鍛件的內(nèi)應(yīng)力，有效地避免了鍛件開裂報廢，而且還能很好地細(xì)化晶粒，從面保證了最終的產(chǎn)品質(zhì)量，降低了退火時間，提高了生產(chǎn)效率，其特征在于：其包括以下步驟：（1）對10Cr9Mo1VNb鋼鍛件進(jìn)行加熱處理，其加熱溫度為850-1250℃；（2）對加熱后的10Cr9Mo1VNb鋼鍛件進(jìn)行鍛造；（3）對鍛造后的10Cr9Mo1VNb鋼鍛件進(jìn)行第一次正火加回火；（4）對第一次正火加回火后的10Cr9Mo1VNb鋼鍛件進(jìn)行第二次正火加回火。

　　【專利說明】—種10Cr9Mo1VNb鋼鍛件制造工藝

　　【技術(shù)領(lǐng)域】

　　[0001]本發(fā)明涉及機(jī)械零件鍛造工藝的【技術(shù)領(lǐng)域】，具體為一種10Cr9MolVNb鋼鍛件制造工藝。

　　【背景技術(shù)】

　　[0002]F91鋼材料為美國標(biāo)準(zhǔn)材料，是由美國橡樹嶺國家試驗(yàn)室ORNL (Oak RidgeNational Laboraty)七十年代開始研究開發(fā)，并于1983年列入ASME，為SA213-T91，主要是為了填補(bǔ)珠光體耐熱鋼和奧氏體不銹鋼之間600-650°C溫度區(qū)域使用的新汽水管道用鋼的空白。F91鋼由于其出色的常溫性能和650°C以下的優(yōu)良的持久和蠕變性能以及低的線膨脹系數(shù)、良好的工藝性，成本也較低(合金量9.5?11.5%)，長期運(yùn)行下有優(yōu)異的組織穩(wěn)定性，使它得以一枝獨(dú)秀地得到迅速推廣與發(fā)展。在我國，引進(jìn)后改名為10Cr9MolVNb，九十年代初開始了 10Cr9MolVNb的管道試驗(yàn)，并在1995年列入國家標(biāo)準(zhǔn)，九十年代末被逐漸推廣應(yīng)用于鍛軋合金鋼管、法蘭，鍛制管件、閥門和其它部件等管道樞紐鍛件，以及需用在620°C以下場合的耐熱性要求較高的工業(yè)構(gòu)件上。隨著我國電力工業(yè)的發(fā)展及電力結(jié)構(gòu)的調(diào)整，采用超臨界機(jī)組是中國電力工業(yè)發(fā)展的總趨勢，600MW級火電機(jī)組已經(jīng)成為我國火電的發(fā)展方向并即將成為電網(wǎng)的主力機(jī)組，尤其是超臨界參數(shù)機(jī)組，由于其更低的運(yùn)行成本和高效益，使得此類型的機(jī)組在現(xiàn)在的電力市場中更具有競爭性。由于10Cr9MolVNb耐熱鋼材料適用于高溫高壓產(chǎn)品，因而逐漸被設(shè)計(jì)和制造廠運(yùn)用于汽輪機(jī)行業(yè)。該材料是一種常見的馬氏體耐熱鋼種，因其具有既耐高溫又耐高壓的兩大特性，是目前亞臨界及超臨界發(fā)電機(jī)組的重要組件。但同時，該材料也具有鍛造區(qū)間窄、抗變形能力強(qiáng)、易開裂、晶粒易粗化等特性，鍛件產(chǎn)品生產(chǎn)過程控制難度較大，經(jīng)常會出現(xiàn)開裂造成報廢。它的質(zhì)量好壞以及能否能順利生產(chǎn)，影響機(jī)組的正常運(yùn)行。

　　[0003]我國貧油少氣多煤的一次能源結(jié)構(gòu)決定了火力發(fā)電量在很長的一段時期內(nèi)仍將占據(jù)我國發(fā)電的很大比例。然而，能源緊缺、資源短缺和環(huán)境污染嚴(yán)重等問題的凸現(xiàn)注定了我國電力工業(yè)將朝節(jié)約資源和環(huán)境保護(hù)的方向發(fā)展。超臨界、超超臨界火電技術(shù)具有高效、節(jié)能、潔凈和環(huán)保的顯著特點(diǎn)，各國都開始競相發(fā)展該項(xiàng)技術(shù)。

　　[0004]隨著超臨界、超超臨界火電機(jī)組的發(fā)展對與其相應(yīng)配套的高壓鍋爐的主要材料選擇應(yīng)用提出了更高的技術(shù)條件和要求。10Cr9MolVNb為馬氏體耐熱不銹鋼，因其具有高的抗氧化性能和抗高溫蒸汽腐蝕性，良好的沖擊韌性和持久塑性等性能特點(diǎn)，較理想地適用于300MW及600MW火電機(jī)組的亞臨界自然循環(huán)高壓鍋爐的高溫過熱器和再熱器用管，符合超臨界、超超臨界對10Cr9MolVNb鋼應(yīng)具備熱強(qiáng)度高、抗高溫?zé)煔庋趸g、抗高溫汽水介質(zhì)腐蝕、可焊性和工藝性良好的要求。該鋼種是鐵素體鋼，不存在異類鋼焊接難點(diǎn)和焊接接頭過早失效的傾向。在600?625°C范圍內(nèi)可替代G102鋼和部分19Cr_9Ni的TP304H鋼，適應(yīng)性強(qiáng)、用途廣泛，需求量逐年增加，成為超臨界機(jī)組的首選材料。但是，該鋼種因具有鍛造區(qū)間窄、抗變形能力強(qiáng)、易開裂、晶粒易粗化等特性，在生產(chǎn)過程中易出現(xiàn)夾雜物超標(biāo)，表面裂紋等缺陷。[0005]10Cr9MolVNb鋼的管接鍛件傳統(tǒng)的制造工藝是加熱到850?1200°C進(jìn)行鍛造成形+退火+加工+性能熱處理。該種制造工藝由于鍛造溫度相對較低，鍛件的內(nèi)應(yīng)力較大，在鍛后退火時如果不能充分去除應(yīng)力會造成應(yīng)力過大而使鍛件開裂報廢。退火工序?qū)υ摬牧蟻碚f不能很好地細(xì)化晶粒，從面影響最終的產(chǎn)品質(zhì)量，且退火時間較長，從而影響生產(chǎn)效率。

　　【發(fā)明內(nèi)容】

　　[0006]針對上述問題，本發(fā)明提供了一種10Cr9MolVNb鋼鍛件制造工藝，較好地降低鍛件的內(nèi)應(yīng)力有效地避免了鍛件開裂報廢，而且還能很好地細(xì)化晶粒，從面保證了最終的產(chǎn)品質(zhì)量，降低了退火時間，提高了生產(chǎn)效率。

　　[0007]其技術(shù)方案是這樣的:一種10Cr9MolVNb鋼鍛件制造工藝，其特征在于:其包括以下步驟:

　　(1)、對10Cr9MolVNb鋼鍛件進(jìn)行加熱處理，其加熱溫度為850_1250°C；

　　(2)、對加熱后的10Cr9MolVNb鋼鍛件進(jìn)行鍛造；

　　(3)、對鍛造后的10Cr9MolVNb鋼鍛件進(jìn)行第一次正火加回火；

　　(4)、對第一次正火加回火后的10Cr9MolVNb鋼鍛件進(jìn)行第二次正火加回火。

　　[0008]其進(jìn)一步特征在于:所述10Cr9MolVNb鋼鍛件制造工藝還包括如下步驟:對第二次正火加回火后的10Cr9MolVNb鋼鍛件進(jìn)行加工和性能熱處理；所述性能熱處理包括退火或者淬火回火；

　　(1)、加熱溫度時間:1250°CX6?8小時:

　　(2)、第一次正火加回火時間:920°CX9小時，680°C X 18小時:

　　(3)、第二次正火加回火時間:10300CX9小時，680°C X 18小時；

　　正火時間按1.5?2小時每100mm,回火時間按2.5?3小時每100mm。

　　[0009]本發(fā)明的上述結(jié)構(gòu)中，由于把10Cr9MolVNb鋼鍛件的加熱溫度提高到850?1250°C，使得材料的變形抗力降低便于鍛造成形且降低了鍛造應(yīng)力，從而降低了開裂傾向；再就是把鍛件的鍛后退火調(diào)整為兩次正火+回火，采用兩次正火+回火可以更好的細(xì)化晶粒，為后續(xù)的性能熱處理做好準(zhǔn)備，從而提升了產(chǎn)品質(zhì)量，同時可以充分地去除應(yīng)力避免鍛件開裂。

　　【具體實(shí)施方式】

　　[0010]一種10Cr9MolVNb鋼鍛件制造工藝，其特征在于:其包括以下步驟:

　　(1)、對10Cr9MolVNb鋼鍛件進(jìn)行加熱處理，其加熱溫度為850_1250°C；

　　(2)、對加熱后的10Cr9MolVNb鋼鍛件進(jìn)行鍛造；

　　(3)、對鍛造后的10Cr9MolVNb鋼鍛件進(jìn)行第一次正火加回火；

　　(4)、對第一次正火加回火后的10Cr9MolVNb鋼鍛件進(jìn)行第二次正火加回火。

　　[0011]10Cr9MolVNb馬氏體耐熱不銹鋼，屬于耐高溫高壓的合金結(jié)構(gòu)鋼。改進(jìn)后的加工工藝:鍛件的制造工藝流程為:鍛如加熱一鍛造一正火+回火一正火+回火一機(jī)械加工一性能熱處理，完成整個10Cr9MolVNb鋼鍛件加工過程，后續(xù)的機(jī)械加工一性能熱處理屬于現(xiàn)有的加工技術(shù),其中性能熱處理包括退火或者淬火回火。[0012]鍛造加熱溫度的調(diào)整:

　　鍛造加熱溫度從原來的850~1200°C調(diào)整到850~1200°C。其技術(shù)創(chuàng)新之處在于，相對提高鍛造溫度，充分去除應(yīng)力，防止鍛件開裂報廢。

　　[0013]熱處理方式的調(diào)整:

　　把熱處理方式從原來的一次退火改變?yōu)閮纱握?回火。其技術(shù)創(chuàng)新之處在于，細(xì)化內(nèi)部晶粒，避免鍛件開裂，縮短生產(chǎn)時間，提高工作效率。

　　[0014]為深入地研究10Cr9MolVNb鋼的新型鍛造工藝和熱處理工藝，分析了原鍛造工藝和熱處理工藝存在的問題，把生產(chǎn)具有耐高溫、耐高壓，以及良好的抗氧化性能和抗高溫蒸汽腐蝕性能，良好的沖擊韌性和穩(wěn)定的持久塑性及熱強(qiáng)性能的鍛件，作為達(dá)標(biāo)目的。調(diào)質(zhì)處理后，能夠克服抗變形能力強(qiáng)、易開裂、晶粒易粗化等不良特性。通過分析，我們一方面把鍛造加熱溫度從原來的850~1200°C調(diào)整到850~1250°C。原來的鍛造成形+退火+加工+性能熱處理的制造工藝由于鍛造溫度相對較低，鍛件的內(nèi)應(yīng)力較大，在鍛后退火時如果不能充分去除應(yīng)力會造成應(yīng)力過大而使鍛件開裂報廢。退火工序?qū)υ摬牧蟻碚f不能很好地細(xì)化晶粒，從面影響最終的產(chǎn)品質(zhì)量，且退火時間較長，從而影響生產(chǎn)效率。把加熱溫度提高到850~1250°C，使得材料的變形抗力降低便于鍛造成形且降低了鍛造應(yīng)力，從而達(dá)到了降低開裂傾向的預(yù)期目標(biāo)。另一方面，就是把熱處理方式從原來的一次退火改變?yōu)閮纱握?回火。采用兩次正火+回火，達(dá)到的預(yù)期目標(biāo):一是可以更好的細(xì)化晶粒，為后續(xù)的性能熱處理做好準(zhǔn)備，從而提升了產(chǎn)品質(zhì)量；二是可以充分地去除應(yīng)力避免鍛件開裂；三是更便于配爐，尤其是對于兩爐連續(xù)生產(chǎn)的企業(yè)更加適用。

　　[0015]總之，通過提高鍛造溫度和鍛后兩次正火+回火，大大改善了 10Cr9MolVNb鋼鍛件的制造難度，降低了產(chǎn)品的開裂報廢現(xiàn)象，且很好地細(xì)化了晶粒，提升了產(chǎn)品質(zhì)量，為該類材質(zhì)鍛件的生產(chǎn)提供了很好的保障。

　　[0016]經(jīng)過幾輪的試制，確定了其最佳電爐冶煉、電渣重熔、鍛造、熱處理工藝，可以生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的鍛件滿足用戶的需要。

　　[0017]實(shí)施例:

　　10Cr9MolVNb鋼鍛件制造工藝:

　　(1)、加熱溫度時間；1250°CX6~8小時；

　　(2)、第一次正火加回火時間；920°CX9小時，680°C X 18小時；

　　(3)、第二次正火加回火時間。10300CX9小時，680°C X 18小時;

　　正火時間按1.5~2小時每100mm,回火時間按2.5~3小時每100mm。

　　[0018](一)10Cr9MolVNb 鋼的化學(xué)成分:

　　【權(quán)利要求】

　　1.一種10Cr9MolVNb鋼鍛件制造工藝，其特征在于:其包括以下步驟: (1)、對10Cr9MolVNb鋼鍛件進(jìn)行加熱處理，其加熱溫度為850_1250°C； (2)、對加熱后的10Cr9MolVNb鋼鍛件進(jìn)行鍛造； (3)、對鍛造后的10Cr9MolVNb鋼鍛件進(jìn)行第一次正火加回火； (4)、對第一次正火加回火后的10Cr9MolVNb鋼鍛件進(jìn)行第二次正火加回火。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種10Cr9MolVNb鋼鍛件制造工藝，其特征在于:其還包括如下步驟:對第二次正火加回火后的10Cr9MolVNb鋼鍛件進(jìn)行加工和性能熱處理。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種10Cr9MolVNb鋼鍛件制造工藝，其特征在于:所述性能熱處理包括退火或者淬火回火。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的一種10Cr9MolVNb鋼鍛件制造工藝，其特征在于: (1)、加熱溫度時間；1250°CX6?8小時； (2)、第一次正火加回火時間；920°CX9小時，680°C X 18小時； (3)、第二次正火加回火時間。10300CX9小時，680°C X 18小時; 正火時間按1.5?2小時每100mm,回火時間按2.5?3小時每100mm。

　　【文檔編號】C21D6/00GK103990758SQ201410222620

　　【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年5月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月26日

　　【發(fā)明者】張偉東, 張忠明, 王忠安 申請人:蘇州宏達(dá)重工股份有限公司