本發(fā)明涉及制造領(lǐng)域，具體而言，涉及一種Cr18Mn18N鋼質(zhì)鍛件的鍛造方法及鍛件。
背景技術(shù)：
Cr18Mn18N鋼為高錳高氮奧氏體不銹鋼，由于它的塑性、韌性指標(biāo)均高于原有的護(hù)環(huán)鋼，而且具有較高的抗應(yīng)力腐蝕能力，因而被作為護(hù)環(huán)鋼廣泛應(yīng)用于制造大型發(fā)電機(jī)護(hù)環(huán)。
現(xiàn)有的鍛造方法鍛造出的鍛件經(jīng)常出現(xiàn)表面裂紋、混晶嚴(yán)重的問題，無法滿足后續(xù)工藝對鍛件的要求。發(fā)電機(jī)護(hù)環(huán)鍛件的要求具體表現(xiàn)在：鍛件尺寸及表面滿足用戶機(jī)加工要求。縱波探傷時，不允許有≥當(dāng)量的缺陷；不允許有密集型缺陷，不允許第一底波反射下降。Cr18Mn18N鋼變形抗力大，熱鍛裂紋敏感，在鍛造生產(chǎn)過程中常會出現(xiàn)表面裂紋嚴(yán)重?zé)o法滿足后續(xù)工藝的要求。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種Cr18Mn18N鋼質(zhì)鍛件的鍛造方法及鍛件，其旨在改善現(xiàn)有的鍛造生產(chǎn)過程鍛件常會出現(xiàn)表面裂紋嚴(yán)重、變形晶、粗晶及混晶等問題。
本發(fā)明提供一種技術(shù)方案：
一種Cr18Mn18N鋼質(zhì)鍛件的鍛造方法，其包括：將Cr18Mn18N鋼錠加熱至成型加熱溫度1190℃-1210℃，在成型加熱溫度下保溫，多火次鍛造成型，再冷卻。在多火次鍛造成型步驟中，每個火次的火次變形量為10％-20％，終鍛溫度為850℃-950℃。
一種由上述Cr18Mn18N鋼質(zhì)鍛件的鍛造方法制備而成的鍛件。
本發(fā)明實施例提供的一種Cr18Mn18N鋼質(zhì)鍛件的鍛造方法及鍛件的有益效果是：在鍛造過程中，控制成型加熱溫度、終鍛溫度，有利于提高坯料的塑性，進(jìn)而減少鍛件表面的裂紋。控制鍛造成型過程中的火次變形量，避免在鍛造過程中產(chǎn)生混晶。Cr18Mn18N鋼質(zhì)鍛件的鍛造方法中多個步驟的相互配合，使最終得到的鍛件表面無裂紋，鍛件的纖維組織與鍛件外形保持一致，金屬流線完整。由上述鍛造方法鍛造的鍛件具有微觀缺陷小，加工性能好等優(yōu)點。通過上述Cr18Mn18N鋼質(zhì)鍛件的鍛造方法鍛造出的鍛件具有內(nèi)部密實、組織均勻的優(yōu)點。
具體實施方式
為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。實施例中未注明具體條件者，按照常規(guī)條件或制造商建議的條件進(jìn)行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者，均為可以通過市售購買獲得的常規(guī)產(chǎn)品。
下面對本發(fā)明實施例提供的Cr18Mn18N鋼質(zhì)鍛件的鍛造方法及鍛件進(jìn)行具體說明。
Cr18Mn18N鋼質(zhì)鍛件的鍛造方法包括以下步驟：
將Cr18Mn18N鋼錠加熱至成型加熱溫度1190℃-1210℃，在成型加熱溫度下保溫，多火次鍛造成型，再冷卻。在多火次鍛造成型步驟中，每個火次的火次變形量為10％-20％，終鍛溫度為850℃-950℃。
在鍛造方法中，1190℃-1210℃下的Cr18Mn18N鋼具有較好的塑性，從而便于對其進(jìn)行鍛造加工。
保溫時間與成型加熱溫度需要確保Cr18Mn18N鋼的塑形不發(fā)生較大變化。在本發(fā)明較佳的實施例中，將坯料在成型加熱溫度1190℃-1210℃下保溫1-5個小時。
控制坯料的終鍛溫度為850℃-950℃，有利于在整個鍛造過程中，Cr18Mn18N鋼始終處于塑性較好的狀態(tài)，進(jìn)而減少鍛件表面裂紋的產(chǎn)生。在多火次鍛造成型步驟中，嚴(yán)格控制每個火次的保溫時間，一方面可以對坯料進(jìn)行補(bǔ)溫，增加坯料塑性；另一方面可以使鍛造過程中形成的變形晶得以回復(fù)再結(jié)晶而不至于過分長大。再次出爐鍛造，將使晶粒繼續(xù)細(xì)化，從而使產(chǎn)品得到較細(xì)的晶粒。優(yōu)選地，本發(fā)明實施例中，例如保溫時間為1-3小時。
冷卻步驟可以使變形晶粒在這一段時間內(nèi)得以回復(fù)再結(jié)晶，得到無畸變的晶粒。在本發(fā)明較佳的實施例中，冷卻的方式為：依次進(jìn)行的空冷、水冷、再空冷。例如，空冷10-15分鐘，水冷至600℃以下，再進(jìn)行空冷。優(yōu)選地，空冷10-15分鐘之后，再水冷時間大于10-20分鐘，可以穩(wěn)定產(chǎn)品的沖擊性能，同時防止因終鍛溫度高而使晶粒長大。
在本發(fā)明的其他實施例中，可以根據(jù)鍛件的需要，在冷卻步驟之前對鍛件進(jìn)行打字，或者在鍛件的表面刻錄標(biāo)志、紋路等。
在本發(fā)明中，Cr18Mn18N鋼錠的尺寸可以根據(jù)所需要鍛造的鍛件選擇。例如，在本發(fā)明較佳的實施例中，Cr18Mn18N鋼錠高徑比為1.7-2.7，優(yōu)選地為1.7-2.0。
需要說明的是，本發(fā)明中的Cr18Mn18N鋼錠可以通過各種方式進(jìn)行制備，例如，直接選用Cr18Mn18N鋼質(zhì)的成品。在其他實施例中，Cr18Mn18N鋼錠還可以通過以下方法制作而成：加熱坯料至鋼錠加熱溫度1220℃-1260℃，并依次進(jìn)行鐓粗處理、拔長處理，下料。
在本發(fā)明較佳的實施例中，將經(jīng)過鐓粗處理的坯料，在鋼錠加熱溫度下保溫1-5個小時，以保證坯料在拔長處理過程中較高的可塑性。
鋼錠加熱溫度是對坯料開始鍛造時的初始溫度。在鋼錠加熱溫度下，坯料具有良好的可鍛性。根據(jù)坯料的材質(zhì)選擇鋼錠加熱溫度且鋼錠加熱溫度應(yīng)高于坯料鍛造過程中的成型加熱溫度。在本發(fā)明中，鍛造Cr18Mn18N鋼質(zhì)的鍛件，鋼錠加熱溫度為1220℃-1260℃，成型加熱溫度為1190℃-1210℃。終鍛溫度為850℃-950℃，鍛造成型過程中每個火次回爐保溫時間為2-5個小時，每個火次變形量為10％-20％。
在本發(fā)明較佳的實施例中，鐓粗處理后坯料高度為鐓粗處理前坯料高度的1/3-1/2，鐓粗處理后將坯料回爐保溫處理1-5個小時，再進(jìn)行拔長處理。通過上述的鐓粗處理、保溫處理以及拔長處理可以增加坯料的塑性，有利于提高鍛造出的鍛件的微觀組織結(jié)構(gòu)的均勻性，避免產(chǎn)生混晶。需要說明的是，在對坯料的拔長處理過程中，可以根據(jù)坯料具體的表面情況及坯料的尺寸對坯料進(jìn)行一個或者多個火次的拔長處理。
具體地，在多個火次的拔長處理過程中，第一火次的道次壓下量為10mm-20mm。其余火次的道次壓下量為10mm-50mm。拔長處理可以改變坯料的金相組織，提高金屬性能，增加金屬晶體的有序性。坯料經(jīng)過鐓粗處理和拔長處理后，坯料原來的鑄態(tài)疏松、孔隙、微裂等被壓實或焊合；原來的枝狀結(jié)晶被打碎，使晶粒變細(xì)；同時改善原來的碳化物偏析和不均勻分布等問題，從而獲得內(nèi)部密實、組織均勻、細(xì)微的鍛件。
在本發(fā)明較佳的實施例中，上述多火次鍛造成型步驟還包括：對Cr18Mn18N鋼錠依次進(jìn)行芯棒拔長和馬杠擴(kuò)孔。具體地，在芯棒拔長步驟中，Cr18Mn18N鋼的道次壓下量為10mm-50mm、每個道次的旋轉(zhuǎn)角度在30°以下。優(yōu)先地，在馬杠擴(kuò)孔步驟中，Cr18Mn18N鋼的道次壓下量為10mm-30mm、每個道次的旋轉(zhuǎn)角度在30°以下。
本發(fā)明還提供一種鍛件，該鍛件由上述Cr18Mn18N鋼質(zhì)鍛件的鍛造方法制備而成。該鍛件具有表面裂紋少，微觀組織均勻的優(yōu)點，對其進(jìn)行車光表面探傷，無雜波反射。
本發(fā)明提供的Cr18Mn18N鋼質(zhì)鍛件的鍛造方法及鍛件主要優(yōu)點在于：通過控制鍛造溫度，如成型加熱溫度、終鍛溫度，使坯料在整個鍛造過程始終處于塑性較好的狀態(tài)，進(jìn)而減少鍛件表面產(chǎn)生裂紋。嚴(yán)格控制火次變形量及道次壓下量等，有利于保證鍛造均勻性，避免產(chǎn)生混晶。鍛造成型過程中，嚴(yán)格控制回爐保溫時間，一方面可以對坯料進(jìn)行補(bǔ)溫，增加坯料塑性；另一方面可以使鍛造過程中形成的變形晶得以回復(fù)再結(jié)晶而不至于過分長大，再次出爐鍛造，將使晶粒繼續(xù)細(xì)化，從而使產(chǎn)品得到較細(xì)的晶粒。冷卻過程穩(wěn)定產(chǎn)品的沖擊性能，同時防止因終鍛溫度高而使晶粒長大。
以下結(jié)合實施例對本發(fā)明的特征和性能作進(jìn)一步的詳細(xì)描述：
實施例一
本實施例提供的Cr18Mn18N鋼質(zhì)鍛件的鍛造方法，包括以下步驟：
鍛壓下料：
將材質(zhì)為Cr18Mn18N鋼的坯料加熱至鋼錠加熱溫度1220℃-1240℃出爐，鐓粗處理至整錠高度H 1000mm-1100mm?；貭t保溫1-1.5h，出爐，以道次壓下量為10mm-20mm進(jìn)行一個火次拔長處理到整錠直徑下料得到坯料。下料尺寸為(高徑比為1.84)，回爐保溫1-1.5h；出爐，鐓粗處理至高度H 650mm-700mm，回爐保溫1-1.5h。出爐，采用沖頭沖孔，控制沖頭料厚度45mm-50mm，回爐降溫到成型加熱溫度1190℃-1210℃，保溫1-1.5h。
多火次鍛造成型：
在1190℃-1210℃保溫1-1.5h之后出爐，擴(kuò)內(nèi)孔到回爐保溫1-1.5h；出爐，采用直徑芯棒以道次壓下量為10mm-20mm、坯料旋轉(zhuǎn)角度20°-30°的拔長處理到高度H 950mm±20mm，回爐保溫1-1.5h，出爐。采用道次壓下量10mm-30mm，坯料每次旋轉(zhuǎn)角度在30°以下的馬杠擴(kuò)孔工藝擴(kuò)孔。具體地，采用芯棒擴(kuò)內(nèi)孔到回爐保溫1-3h；出爐，采用芯棒收內(nèi)孔拔長到高度H 1250mm±20mm，平整端面，回爐保溫1-1.5h；出爐，采用芯棒收內(nèi)孔拔長整形到尺寸。在本實施例中，鍛造成型過程每火次變形量為10％-15％，且控制終鍛溫度為850℃-900℃。
冷卻步驟：
多火次鍛造成型之后進(jìn)行冷卻，先空冷10-15分鐘，再進(jìn)行水冷確保料溫500-550℃。具體地，在本實施例中水冷時間為15min，水冷之后再進(jìn)行空冷。
通過以上步驟制造出的鍛件規(guī)格為：的。本實施例中鍛造出的鍛件表面情況及探傷情況如下：表面情況：鍛件表面無裂紋，金屬流線完整。黑皮表面探傷：探傷雜波車光表面探傷：無雜波反射。
實施例二
本實施例提供的Cr18Mn18N鋼質(zhì)鍛件的鍛造方法，包括以下步驟：
鍛壓下料
將材質(zhì)為Cr18Mn18N鋼的坯料加熱至鋼錠加熱溫度1230℃-1250℃，出爐。鐓粗處理至整錠高度H 1000mm，回爐保溫2.5-3h。出爐，以道次壓下量為10mm-15mm拔長到回爐保溫2-2.5h。再出爐，以道次壓下量為30mm-50mm拔長到下料得到坯料。下料尺寸為(高徑比為1.99)，回爐保溫1-5h；出爐，鐓粗至高度H550mm-600mm，回爐保溫1-1.5h。出爐，采用沖頭沖孔，控制沖頭料厚度50mm-60mm，回爐降溫到成型加熱溫度1200±10℃，保溫4.5-5h。
多火次鍛造成型
在成型加熱溫度1200±10℃下保溫4.5-5h之后出爐，擴(kuò)內(nèi)孔到回爐保溫2.5-3h。出爐，采用芯棒以道次壓下量為20mm-30mm、坯料旋轉(zhuǎn)角度10°-20°拔長到高度H780mm±20mm，回爐保溫1-3h；出爐，采用芯棒以道次壓下量為10mm-30mm、坯料旋轉(zhuǎn)角度10°-30°拔長到高度H950mm±20mm，回爐保溫1-3h，出爐。采用道次壓下量10mm-30mm，坯料每次旋轉(zhuǎn)角度10°-20°的馬杠擴(kuò)孔工藝擴(kuò)孔。具體地，采用芯棒擴(kuò)內(nèi)孔到平整端面，回爐保溫1-3h；出爐，采用芯棒收內(nèi)孔拔長整形到尺寸。鍛造成型過程中控制終鍛溫度為900℃-950℃，每火次變形量控制在15％-20％范圍內(nèi)。
冷卻步驟
成型后的鍛件空冷15分鐘，再水冷確保料溫550-600℃，在本實施例中水冷時間為20min，再進(jìn)行空冷。
通過本實施例的Cr18Mn18N鋼質(zhì)鍛件的鍛造方法鍛造出鍛件的規(guī)格為：
對本實施例中鍛造出的鍛件表面情況及探傷情況如下：鍛件表面無裂紋，金屬流線性完整。黑皮表面探傷：探傷雜波對其進(jìn)行車光表面探傷：無雜波反射。
實施例三
本實施例提供的Cr18Mn18N鋼質(zhì)鍛件的鍛造方法，包括以下步驟：
鍛壓下料
將材質(zhì)為Cr18Mn18N鋼的坯料加熱成型加熱溫度1240℃-1260℃出爐，鐓粗處理至整錠高度H 1000mm-1100mm，回爐保溫3-3.5h。出爐，以道次壓下量為10mm-20mm的拔長處理到回爐保溫3-3.5h。出爐，再以道次壓下量為20mm-30mm的拔長處理到下料得到坯料，下料：(高徑比為1.29)，回爐保溫3-3.5h。出爐，鐓粗高度H 500mm-600mm，回爐保溫1-1.5h。出爐，采用沖頭沖孔，控制沖頭料厚度40mm-50mm，回爐降溫到鋼錠加熱溫度1230±10℃，保溫3-3.5h。
多火次鍛造成型
在1230±10℃下保溫3-3.5h之后出爐，擴(kuò)內(nèi)孔到回爐保溫2-2.5h。出爐，采用芯棒以道次壓下量為10mm-30mm、坯料旋轉(zhuǎn)角度20°-30°的拔長處理到高度H 800mm±20mm，回爐保溫2.5-3h。出爐，采用芯棒以道次壓下量為20mm-30mm、坯料旋轉(zhuǎn)角度10°-20°的拔長處理到高度H 1000mm±20mm，平整端面，回爐保溫2-3h。出爐，采用芯棒以道次壓下量10mm-30mm，坯料每次旋轉(zhuǎn)角度20°-30°的馬杠擴(kuò)孔到最終尺寸。
在本實施例中，在鍛造成型過程中，每火次變形量控制為15％-20％，每個火次回爐保溫時間為2.5小時?？刂平K鍛溫度為900℃-950℃。
冷卻步驟
空冷10-12分鐘，再進(jìn)行水冷以確保料溫550℃-600℃，在本實施例中水冷時間為15min，水冷之后再進(jìn)行空冷。
通過本實施例提供的Cr18Mn18N鋼質(zhì)鍛件的鍛造方法鍛造出的鍛件規(guī)格為：
對本實施例中鍛造出的鍛件表面情況及探傷情況如下：表面情況：鍛件表面無裂紋。探傷情況：黑皮表面探傷：探傷雜波車光表面探傷：無雜波反射。
實施例四
本實施例提供的Cr18Mn18N鋼質(zhì)鍛件的鍛造方法，包括以下步驟：
將材質(zhì)為Cr18Mn18N鋼的坯料加熱至鋼錠加熱溫度1230℃-1260℃。出爐，拔長滾圓到補(bǔ)縮端壓180mm打鉗把，回爐保溫3-4h；出爐，鐓粗處理至高度H 550mm-650mm，回爐保溫2-3h。出爐，以道次壓下量為15mm-20mm進(jìn)行一個火次拔長處理到切除頭尾下料得到坯料。下料尺寸為：(高徑比為2.78)，回爐保溫1-5h。鐓粗至高度H500mm-550mm，回爐保溫1-1.5h。出爐，采用沖頭沖孔，控制沖頭料厚度40mm-50mm，回爐降溫到成型加熱溫度1190℃-1210℃，保溫1-5h。
多火次鍛造成型
在1190℃-1210℃下保溫1-5h之后出爐，擴(kuò)內(nèi)孔到回爐保溫2.5h；出爐，采用芯棒以道次壓下量為10mm-20mm、坯料旋轉(zhuǎn)角度25-30°的拔長處理到高度H 720mm±20mm，回爐保溫3h；出爐，采用芯棒以道次壓下量為10mm-20mm、坯料旋轉(zhuǎn)角度25-30°的拔長處理拔長到高度H900mm±20mm，平整端面，回爐保溫2h；出爐，采用的芯棒以道次壓下量10mm-30mm，坯料每次旋轉(zhuǎn)角度25-30°的馬杠擴(kuò)孔工藝擴(kuò)孔到尺。
在本實施例中，在鍛件鍛造成型過程中，每火次變形量為15％-20％，控制終鍛溫度為850℃-900℃。
冷卻步驟
成型之后進(jìn)行冷卻，先空冷12分鐘，再進(jìn)行水冷確保料溫450℃-550℃，在本實施例中水冷時間為20min，再進(jìn)行空冷。
通過本實施例提供的Cr18Mn18N鋼質(zhì)鍛件的鍛造方法鍛造出的鍛件。
對本實施例中鍛造出的鍛件表面情況及探傷情況如下：鍛件表面無裂紋，鍛件質(zhì)地均勻。黑皮表面探傷：探傷雜波車光表面探傷：無雜波反射。
實施例五
本實施例提供的Cr18Mn18N鋼質(zhì)鍛件的鍛造方法，包括以下步驟：
將材質(zhì)為Cr18Mn18N鋼的坯料加熱至鋼錠加熱溫度1220℃-1240℃后出爐。對坯料以道次壓下量為10mm-20mm直接進(jìn)行拔長處理到下料得到坯料。下料尺寸為：(高徑比為1.25)，回爐保溫4-5h。出爐，鐓粗至高度H250mm±10mm，回爐保溫1-1.5h。采用芯棒沖孔，控制沖頭料厚度需要用50mm，回爐降溫到成型加熱溫度1190℃-1210℃，保溫1.5-2h。
多火次鍛造成型
在1190℃-1210℃下保溫1.5-2h之后出爐，采用芯棒以道次壓下量為10mm-30mm、坯料旋轉(zhuǎn)角度20-25°的拔長處理到H高度320mm±20mm，回爐保溫1.5-2h。出爐，采用芯棒以道次壓下量為10mm-30mm、坯料旋轉(zhuǎn)角度20-25°的拔長處理到高度H400mm±20mm，回爐保溫1-2h；出爐，采用芯棒道次壓下量20mm-30mm，坯料每次旋轉(zhuǎn)角度25-30°的馬杠擴(kuò)孔工藝擴(kuò)孔整形到尺。
在本實施例中，在鍛件鍛造成型過程中，每火次變形量為15％-20％，且控制終鍛溫度為850℃-900℃。
冷卻步驟
成型之后進(jìn)行冷卻，先空冷10分鐘，然后水冷10min后，再進(jìn)行空冷。
本實施例提供的Cr18Mn18N鋼質(zhì)鍛件的鍛造方法鍛造出的鍛件。
對本實施例中鍛造出的鍛件表面情況及探傷情況如下：鍛件表面無裂紋，鍛件的表面質(zhì)地均勻。黑皮表面探傷：探傷雜波車光表面探傷：無雜波反射。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。