專利名稱：1Cr17Ni2不銹鋼的軟化退火熱處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冶金行業(yè)馬氏體不銹鋼的熱處理工藝方法，尤其是指馬氏體不銹鋼冷拉材的軟化退火熱處理工藝方法。
背景技術(shù)：
不銹鋼可分為馬氏體不銹鋼、鐵素體不銹鋼、奧氏體不銹鋼、雙相不銹鋼、沉淀硬化不銹鋼五大鋼類；馬氏體不銹鋼是一類可通過熱處理對(duì)其性能進(jìn)行調(diào)整的不銹鋼，基本是13％Cr和17％Cr的兩種類型，一般可分為馬氏體鉻不銹鋼、鉻-鎳馬氏體不銹鋼。
1Cr17Ni2是一種經(jīng)典的鉻-鎳馬氏體不銹鋼，是馬氏體不銹鋼中強(qiáng)度與韌性匹配較好的鋼鐘之一。它對(duì)氧化性酸和大部分有機(jī)酸有良好的耐腐蝕性，一般用于硝酸、醋酸生產(chǎn)和輕工生產(chǎn)中既要求強(qiáng)韌性又耐腐蝕的零件。鋼鐵制造商生產(chǎn)、交貨的1Cr17Ni2馬氏體不銹鋼成品，大量的是冷拉材圓棒和六角棒。
冷拉材六角棒和圓棒(以冷拔六角棒為例)的生產(chǎn)工藝是坯料軟化退火→拉圓→軟化退火→表面修磨、檢驗(yàn)→上潤(rùn)滑劑→拉頭道六角→軟化退火→酸洗、上潤(rùn)滑劑→拉第二道六角→軟化退火(循環(huán)拉拔六角，直至成品)→檢驗(yàn)、入庫。顯而易見，在1Cr17Ni2馬氏體不銹鋼的冷加工生產(chǎn)過程中，軟化退火熱處理(1Cr17Ni2鋼的冷加工性能較差，易開裂，故每次拉拔后須立即進(jìn)行軟化退火，目的是消除冷加工應(yīng)力，降低硬度，以便繼續(xù)進(jìn)行冷變形。)是必不可少的。
現(xiàn)有技術(shù)中，國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)(中華人民共和國(guó)軍用標(biāo)準(zhǔn)GJB2294-95，航空用不銹鋼及耐熱鋼棒規(guī)范)手冊(cè)中推薦的1Cr17Ni2冷拔材的軟化退火制度是高溫回火工藝680℃，保溫5小時(shí)。實(shí)際生產(chǎn)中，一般的軟化退火工藝是將1Cr17Ni2冷拔材放在罩式爐中隨爐加熱到650-700℃，保溫8-11小時(shí)，再出爐空冷；升溫速度不作規(guī)定，生產(chǎn)中一般的升溫時(shí)間為4-5小時(shí)。其缺點(diǎn)是(1)退火硬度偏高，道次變形量較小(直徑在20mm以上的大規(guī)格六角棒材只能控制在3～7％左右)，生產(chǎn)流程較長(zhǎng)，制造成本較高；(2)該鋼種含有2～3％左右的鎳(由于鎳的作用，奧氏體完全分解成珠光體所需的時(shí)間非常長(zhǎng)，很難通過高溫回火的方式達(dá)到軟化的目的。)，因此生產(chǎn)過程中受退火硬度偏高的嚴(yán)重制約，冷拔難度大，易造成表面拉毛和開裂；(3)鋼的冷加工殘余應(yīng)力大，如不及時(shí)消除，易導(dǎo)致鋼的開裂(由于每個(gè)道次的拉拔相對(duì)變形量較小，因此表層變形遠(yuǎn)大于心部，導(dǎo)致殘余應(yīng)力分布極不均勻，在隨后緩慢隨爐升溫過程中，表面又承受一定的熱應(yīng)力，在400-500℃溫度區(qū)間有一個(gè)應(yīng)力釋放過程，容易造成六角棒表面出現(xiàn)開裂。)。生產(chǎn)實(shí)踐表明采取上述傳統(tǒng)軟化退火工藝處理后的，1Cr17Ni2冷拔棒材，大規(guī)格六角棒材(直徑在20mm以上)的淺表面和角部開裂較為普遍，嚴(yán)重時(shí)造成棒材整批報(bào)廢或改制，嚴(yán)重制約1Cr17Ni2馬氏體不銹鋼冷拔材的生產(chǎn)需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明開發(fā)一種1Cr17Ni2馬氏體不銹鋼的軟化退火熱處理工藝，它是對(duì)傳統(tǒng)軟化退火熱處理工藝的改進(jìn)，用于1Cr17Ni2冷拉材的生產(chǎn)，具有退火硬度低、道次變形量大的特點(diǎn)，減輕了冷拉拔六角棒(或圓棒)的開裂傾向，減少了拉拔道次，提高了生產(chǎn)效率，滿足了大規(guī)格1Cr17Ni2馬氏體不銹鋼冷拔材的生產(chǎn)要求和市場(chǎng)需要。
本發(fā)明提供的1Cr17Ni2不銹鋼的軟化退火熱處理方法，其特征是采用“＜AC1的較高溫度退火處理加高溫回火處理”的復(fù)合型軟化退火熱處理工藝；首先在加熱爐中，對(duì)冷拔后的1Cr17Ni2冷拉材進(jìn)行一次軟化處理；其次在退火爐中，對(duì)待拉拔的1Cr17Ni2冷拉材進(jìn)行二次軟化處理第一階段，在常規(guī)的高溫回火熱處理之前，增加一個(gè)較高溫度的退火熱處理工藝，對(duì)冷拔后的1Cr17Ni2冷拉材進(jìn)行一次軟化處理(1)經(jīng)冷拔后的含鎳馬氏體不銹鋼1Cr17Ni2冷拉材，12小時(shí)內(nèi)進(jìn)加熱爐；(2)加熱爐爐內(nèi)溫度550℃～800℃(避開400-500℃應(yīng)力釋放區(qū)間。冷拉材能得到迅速加熱，使表層拉拔應(yīng)力可以迅速釋放，避免了慢速升溫過程中因應(yīng)力疊加導(dǎo)致的表面開裂危險(xiǎn)。)；(3)冷拉材隨加熱爐升溫(升溫速度不受限制)到700～800℃(1Cr17Ni2鋼的相變點(diǎn)溫度AC1＝810℃，加熱爐溫度應(yīng)小于AC1溫度)，保溫1.5～15小時(shí)(保溫時(shí)間太少，鋼材軟化效果差，冷拔困難；保溫時(shí)間越長(zhǎng)，鋼材軟化效果越好)；(4)以20～30℃/h的冷卻速度，緩慢冷卻到650℃以下，再進(jìn)行空冷。
第二階段，采用常規(guī)的高溫回火工藝，對(duì)待拉拔的1Cr17Ni2冷拉材進(jìn)行二次軟化處理(1)經(jīng)過一次軟化處理的1Cr17Ni2冷拉材，進(jìn)退火爐進(jìn)行補(bǔ)充退火；(2)冷拉材隨退火爐升溫(升溫速度不受限制)到650～700℃的溫度，在650～700℃溫度，保溫7～12小時(shí)(可以促進(jìn)殘余奧氏體的進(jìn)一步分解，使退火硬度得到了進(jìn)一步的降低。)；(3)冷拉材出爐，空冷。
和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有下列優(yōu)點(diǎn)1、通過快速升溫，大大減輕了大規(guī)格冷拉六角材表面的開裂傾向；2、小于AC1溫度的保溫和緩冷，有利于組織形態(tài)的改善，減輕冷加工開裂傾向；
3、常規(guī)的高溫回火工藝進(jìn)行補(bǔ)充退火，可促進(jìn)殘余奧氏體的完全分解，有效減低硬度。
具體實(shí)施案例某鋼鐵公司實(shí)施本發(fā)明專利，對(duì)1Cr17Ni2冷拉材(以六角棒冷拉材為例)進(jìn)行二次軟化退火處理。其特征是采用“＜AC1的較高溫度退火處理加高溫回火處理”的復(fù)合型軟化退火熱處理工藝(二次軟化處理)(A)第一階段，在常規(guī)的高溫回火熱處理之前，增加一個(gè)較高溫度的退火熱處理工藝，首先在加熱爐(連續(xù)式輥底退火爐)中，對(duì)冷拔后的1Cr17Ni2冷拉材進(jìn)行一次軟化處理(1)經(jīng)冷拔后的含鎳馬氏體不銹鋼1Cr17Ni2冷拉材，采取平鋪的擺料形式進(jìn)連續(xù)式加熱爐，從棒材拉拔完成到進(jìn)加熱爐升溫，時(shí)間控制在5小時(shí)內(nèi)(滿足該鋼種拉拔后必須12小時(shí)進(jìn)爐的工藝要求)；(2)連續(xù)式加熱爐第一段的爐內(nèi)溫度710～730℃(冷拉材平鋪擺料，使冷拉材升溫到730℃的時(shí)間極短，使冷拉材能得到迅速加熱，表層拉拔應(yīng)力可以迅速釋放，避免了慢速升溫過程中因應(yīng)力疊加導(dǎo)致的表面開裂危險(xiǎn)。)；(3)加熱爐升溫(升溫速度不受限制)到710～800℃(連續(xù)式輥底退火爐中，各段的爐溫可以不相同)，保溫8～13小時(shí)；(4)以20～30℃/h的冷卻速度，緩慢冷卻到650℃以下，再進(jìn)行空冷。(B)第二階段，采用常規(guī)的高溫回火工藝，在矩形罩式退火爐中，對(duì)待拉拔的1Cr17Ni2冷拉材進(jìn)行二次軟化處理(1)經(jīng)過一次軟化處理的1Cr17Ni2冷拉材，進(jìn)退火爐進(jìn)行補(bǔ)充退火；(2)冷拉材隨退火爐緩慢升溫(升溫速度不受限制)到650～700℃的溫度，在650～700℃溫度，保溫8～9小時(shí)；(3)冷拉材出爐，空冷。
采取本發(fā)明的二次軟化退火處理方式，使1Cr17Ni2不銹鋼的冷拉退火硬度平均降低15％(見表1)，一方面，基本解決了大規(guī)格冷拉材在冷拔和退火過程中出現(xiàn)的淺表面和角部橫裂的技術(shù)問題，另一方面，較低的軟化退火硬度，有利于變形量的提高，道次變形量提高了5％，減少了生產(chǎn)流程(減少了冷拉材的冷拔道次、退火次數(shù)，道次從改進(jìn)前的4～6道減少至2～4道，)，提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)制造成本，同時(shí)，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定提高(表面精度從h12提高到h11級(jí))，滿足了大規(guī)格1Cr17Ni2馬氏體不銹鋼冷拔材的生產(chǎn)要求和市場(chǎng)需要。
1Cr17Ni2冷拉六角棒的軟化退火硬度 表1

權(quán)利要求
1.1Cr17Ni2不銹鋼的軟化退火熱處理方法，其特征是采用“＜ACl的較高溫度退火處理加高溫回火處理”的復(fù)合型軟化退火熱處理工藝；首先在加熱爐中，對(duì)冷拔后的1Cr17Ni2冷拉材進(jìn)行一次軟化處理；其次在退火爐中，對(duì)待拉拔的1Cr17Ni2冷拉材進(jìn)行二次軟化處理第一階段，在常規(guī)的高溫回火熱處理之前，增加一個(gè)較高溫度的退火熱處理工藝，對(duì)冷拔后的1Cr17Ni2冷拉材進(jìn)行一次軟化處理(1)經(jīng)冷拔后的含鎳馬氏體不銹鋼1Cr17Ni2冷拉材，12小時(shí)內(nèi)進(jìn)加熱爐；(2)加熱爐爐內(nèi)溫度550℃～800℃；(3)冷拉材隨加熱爐升溫到700～800℃，保溫時(shí)間1.5～15小時(shí)，升溫速度不受限制；(4)以20～30℃/h的冷卻速度，緩慢冷卻到650℃以下，再進(jìn)行空冷；第二階段，采用常規(guī)的高溫回火工藝，對(duì)待拉拔的1Cr17Ni2冷拉材進(jìn)行二次軟化處理(1)經(jīng)過一次軟化處理的1Cr17Ni2冷拉材，進(jìn)退火爐進(jìn)行補(bǔ)充退火；(2)冷拉材隨退火爐升溫到650～700℃的溫度，在650～700℃溫度，保溫7～12小時(shí)，升溫速度不受限制；(3)冷拉材出爐，空冷。
全文摘要
1Cr17Ni2不銹鋼的軟化退火熱處理方法，其特征是采用“＜AC1的較高溫度退火處理加高溫回火處理”的二次軟化退火工藝。(1)一次軟化冷拔后的鋼材，5小時(shí)內(nèi)進(jìn)加熱爐；爐內(nèi)溫度730℃；升溫到770℃保溫12小時(shí)；以20～30℃/h的速度緩慢冷卻到650℃以下，空冷；(2)二次軟化一次軟化的鋼材進(jìn)退火爐；升溫到670℃保溫10小時(shí)；出爐空冷。采取本發(fā)明的二次軟化退火處理，使1Cr17Ni2的冷拉退火硬度降低15％，基本解決了冷拉材在冷拔和退火時(shí)出現(xiàn)的淺表面和角部橫裂的技術(shù)問題，同時(shí)，可提高道次變形量5％，減少了生產(chǎn)流程，提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)制造成本，另外，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定提高(表面精度從h12提高到h11級(jí))，滿足了1Cr17Ni2冷拔材的生產(chǎn)要求和市場(chǎng)需要。
文檔編號(hào)C21D1/32GK1609238SQ20041006646
公開日2005年4月27日 申請(qǐng)日期2004年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月17日
發(fā)明者周靖, 王秀芳, 湯飛 申請(qǐng)人:寶鋼集團(tuán)上海五鋼有限公司