專利名稱：一種奧氏體不銹鋼鍛件及其生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鍛件及其生產(chǎn)工藝，具體的說(shuō)是一種奧氏體不銹鋼鍛件及其生產(chǎn)工藝。
背景技術(shù)：
不銹鋼發(fā)展有近一百年的歷史，隨著不銹鋼使用領(lǐng)域的擴(kuò)大、品種不斷增加，其使用性能也在擴(kuò)展，使用質(zhì)量要求不斷提高。不銹鋼目前待解決的問(wèn)題就是如何解決隨著鉻和鑰含量的增加所引起的材料熱穩(wěn)定性和焊后以及熱加工、熱成型塑性、韌性和耐蝕性的劣化問(wèn)題。過(guò)去對(duì)不銹鋼鍛造成型組織結(jié)構(gòu)控制國(guó)內(nèi)研究較多，但對(duì)于鍛造制坯軋制成型即鍛軋成型工藝組織晶粒度控制研究較少。奧氏體不銹鋼具有很高的耐蝕性，良好的冷加工性和良好的韌性、塑性、焊接性和無(wú)磁性，但一般強(qiáng)度較低，抗拉強(qiáng)度和高屈服強(qiáng)度無(wú)法有效得到提聞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提出一種奧氏體不銹鋼鍛件及其生產(chǎn)工藝，可以使不銹鋼鍛件獲得細(xì)小、完整及高位錯(cuò)密度的奧氏體組織，從而獲得良好的耐蝕性、冷加工性和韌性，同時(shí)具有較高的抗拉強(qiáng)度和高屈服強(qiáng)度。本發(fā)明解決以上技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案:
一種奧氏體不銹鋼鍛件，其化學(xué)成分重百分比為:c:0.1 0.3%，S1:0.6 0.8%，Mn:
0.9 1.1%, P:<0.015%, S:<0.005%, Cr:18.6 18.8%, N1:9.4 9.6%, Mo:0.1 0.3%,Nb:0.06 0.08%, V:0.07 0.09%, T1:0.005 0.007%, B:0.005 0.007%, Al:0.007
0.009%，鑭系稀土:0.007 0.009%，余量為 Fe。上述鑭系稀土的組分質(zhì)量百分比為:鑭:25_40%，鈰:6_15%，銪:5_10%，鋱:10-13%，釓:10-22%，鐠:5-9%，欽:4-9%，鉺:2_10%，其余鑭系元素:1_2%，以上各組分之和為
100% 本發(fā)明主要元素的作用及配比依據(jù)如下:
硼和稀土元素:申請(qǐng)人通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，成分中加入適量的硼，硼元素可以偏聚于奧氏體晶界缺陷處，可顯著提高熱加工性能和韌性，但同時(shí)發(fā)硼的含量不能過(guò)多，超過(guò)0.007%后會(huì)形成各種對(duì)熱加工性能和韌性不利的含B析出相，但含量0.007%的硼又不足以全部偏聚于奧氏體晶界缺陷處，為了克服這一缺陷，申請(qǐng)人通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)加入適量的稀土元素，稀土元素可以進(jìn)一步偏聚于奧氏體晶界及其它晶體缺陷處，與硼一起發(fā)揮作用，從而使奧氏體組織更為完整，晶體缺陷大大降低，熱加工性能和韌性進(jìn)一步提高，獲得了意想不到的技術(shù)效果。鈮:軋制過(guò)程中固溶于奧氏體中的Nb和形變誘導(dǎo)析出碳氮化鈮粒子顯著提高奧氏體未再結(jié)晶溫度，Nb是獲得薄餅狀未再結(jié)晶奧氏體的最有效元素，固溶于奧氏體的Nb還能夠提高淬透性，回火過(guò)程中沉淀析出的碳氮化鈮粒子具有沉淀強(qiáng)化作用，由于稀土元素的存在，防止破壞稀土元素的作用，Nb含量應(yīng)控制在0.06 0.08%，低于0.06%鈮的上述作用不明顯，高于0.08，則妨礙稀土元素的修補(bǔ)作用。
鈦:本發(fā)明中加入少量Ti是為了形成納米級(jí)尺寸的TiN粒子，可以細(xì)化鑄坯加熱過(guò)程中奧氏體晶粒；Ti含量應(yīng)控制在0.005 0.007%，低于0.005%所形成TiN數(shù)量較少，細(xì)化晶粒作用很??；Ti含量較高將形成微米級(jí)尺寸的液析TiN，不僅不能起到細(xì)化晶粒作用，而且對(duì)鑄件韌性有害。上述奧氏體不銹鋼鍛件的生產(chǎn)工藝，按以下工序進(jìn)行:選材一下料一加熱一鍛造一熱處理一軋環(huán)一回火一冷卻一理化檢驗(yàn)一超聲波探傷一清潔一包裝；
加熱工序中，加熱溫度為1110-1130°C，時(shí)間為1-5小時(shí)；
熱處理工序中，采用分段加熱，第一段加熱溫度為750-770°C，到溫后保溫6-9min，第二段加熱溫度為660-690°C，到溫后保溫12-15min ；
軋環(huán)工序中，開(kāi)軋溫度880-980°C，終軋溫度為750-880°C，軋后直接淬火冷卻，冷速
16-18℃/s，終冷溫度 250-270 0C ；
回火工序中，回火加熱溫度為450-650°C，保溫時(shí)間20-100min ；
冷卻工序中:采用水冷與空冷結(jié)合，先采用水冷以1_3°C /s的冷卻速率將鍛件水冷至450-470°C，然后空冷至400-430°C，再采用水冷以4_5°C /s的冷卻速率將鍛件水冷至300-350°C，再采用水冷以1_2°C /s的冷卻速率冷卻至室溫。以上工序中:選材、下料、鍛造、理化檢驗(yàn)、超聲波探傷、清潔和包裝都使用現(xiàn)有常用工藝。本發(fā)明鑄坯鍛造前的加熱工序，可以控制奧氏體化溫度，高于微合金元素Nb、V的全固溶溫度但低于奧氏體發(fā)生反常晶粒長(zhǎng)大溫度，獲得細(xì)小均勻的原始奧氏體組織。本發(fā)明的熱處理工序，采用分段加熱，保證了奧氏體縱向組織細(xì)化均勻，確保后續(xù)工序不損壞細(xì)化的組織。本發(fā)明的軋環(huán)工序，較高的開(kāi)軋溫度，適當(dāng)降低終軋溫度，然后淬火冷卻，以合適的冷卻速度實(shí)現(xiàn)終冷溫度250-270°C，可以實(shí)施再結(jié)晶控軋，從而細(xì)化奧氏體。本發(fā)明的軋后進(jìn)行較低溫度的回火，回火過(guò)程中發(fā)生微合金碳氮化物在奧氏體基體中的沉淀析出，這些析出相一方面阻礙位錯(cuò)回復(fù)，使基體中位錯(cuò)密度保持在較高水平，另一方面起到沉淀強(qiáng)化作用，能夠顯著提高鑄件的回火穩(wěn)定性。本發(fā)明的冷卻工序冷卻通過(guò)水冷與空冷結(jié)合，先以較慢的冷卻速度水冷，然后進(jìn)行空冷，最后再通過(guò)一快一慢的水冷，不僅可提高鍛件的韌性和獲得較好的綜合力學(xué)性能，而且使組織更為均勻穩(wěn)定，極少出現(xiàn)氣孔及沙眼，獲得細(xì)小、高位錯(cuò)密度的奧氏體組織。本發(fā)明在化學(xué)成分上，采用低碳、多元少量合金以及稀土元素的配合，在生產(chǎn)工藝上，充分利用加熱、熱處理、軋環(huán)、回火和冷卻對(duì)奧氏體狀態(tài)的調(diào)節(jié)作用，獲得細(xì)化的奧氏體組織，獲得良好的耐蝕性，良好的冷加工性和良好的韌性，同時(shí)具有較高的抗拉強(qiáng)度和高屈服強(qiáng)度；本發(fā)明鑄件的主要性能為:屈服強(qiáng)度> 980，抗拉強(qiáng)度> 1020，延伸率≥13.5%，-40°C沖擊功≥125J以上，冷彎性能合格。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1本實(shí)施例為一種奧氏體不銹鋼鍛件，化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為:c:0.1%，S1:0.6%，Mn:0.9%, P:0.01%, S:0.004%, Cr:18.6%, N1:9.4%, Mo:0.1%，Nb:0.06%, V:0.07%, T1:0.005%,B:0.005%, Al:0.007%，鑭系稀土:0.007%，余量為Fe ;鑭系稀土的組分質(zhì)量百分比為:鑭:36%，鈰:14%，銪:10%，鋱:10%，釓:15%，鐠:5%，欽:4%，鉺:5%，其余鑭系元素:1%。本實(shí)施例的奧氏體不銹鋼鍛件的生產(chǎn)工藝，按以下工序進(jìn)行:選材一下料一加熱一鍛造一熱處理一軋環(huán)一回火一冷卻一理化檢驗(yàn)一超聲波探傷一清潔一包裝；
加熱工序中，加熱溫度為1110°C，時(shí)間為I小時(shí)；
熱處理工序中，采用分段加熱，第一段加熱溫度為750°C，到溫后保溫6min，第二段加熱溫度為660°C，到溫后保溫12min ；
軋環(huán)工序中，開(kāi)軋溫度880°C，終軋溫度為750°C，軋后直接淬火冷卻，冷速16°C /s，終冷溫度250°C ；
回火工序中，回火加熱溫度為450°C，保溫時(shí)間20min ；
冷卻工序中:采·用水冷與空冷結(jié)合，先采用水冷以TC /s的冷卻速率將鍛件水冷至450°C，然后空冷至400°C，再采用水冷以4°C /s的冷卻速率將鍛件水冷至300°C，再采用水冷以1°C /s的冷卻速率冷卻至室溫。實(shí)施例2
本實(shí)施例一種奧氏體不銹鋼鍛件，化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為:c:0.2%，S1:0.7%，Mn:1%，P:0.008%, S:0.003%, Cr:18.7%, N1:9.5%, Mo:0.2%, Nb:0.07%, V:0.08%, T1:0.006%,B:0.006%, Al:0.008%，鑭系稀土:0.008%，余量為Fe ;鑭系稀土的組分質(zhì)量百分比為:鑭:40%，鈰:15%，銪:5%，鋱:12%，釓:10%，鐠:9%，欽:5%，鉺:2%，其余鑭系元素:2%。本實(shí)施例的奧氏體不銹鋼鍛件的生產(chǎn)工藝，按以下工序進(jìn)行:選材一下料一加熱一鍛造一熱處理一軋環(huán)一回火一冷卻一理化檢驗(yàn)一超聲波探傷一清潔一包裝；
加熱工序中，加熱溫度為1120°C，時(shí)間為3小時(shí)；
熱處理工序中，采用分段加熱，第一段加熱溫度為760°C，到溫后保溫7min，第二段加熱溫度為80°C，到溫后保溫13min ；
軋環(huán)工序中，開(kāi)軋溫度920°C，終軋溫度為800°C，軋后直接淬火冷卻，冷速17°C /s，終冷溫度260°C ；
回火工序中，回火加熱溫度為550°C，保溫時(shí)間50min ；
冷卻工序中:采用水冷與空冷結(jié)合，先采用水冷以2V /s的冷卻速率將鍛件水冷至460°C，然后空冷至420°C，再采用水冷以5°C /s的冷卻速率將鍛件水冷至320°C，再采用水冷以2V /s的冷卻速率冷卻至室溫。實(shí)施例3
本實(shí)施例是一種奧氏體不銹鋼鍛件，其化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為:c:0.3%，S1:0.8%，Mn:1.1%，P:0.01%, S:0.002%, Cr:18.8%, N1:9.6%, Mo:0.3%, Nb:0.08%, V:0.09%, Ti:0.007%, B:0.007%, Al:0.009%，鑭系稀土:0.009%，余量為Fe ;鑭系稀土的組分質(zhì)量百分比為:鑭:25%，鈰:6%，銪:8%，鋱:13%，釓:22%，鐠:6%，欽:9%，鉺:10%，其余鑭系元素:1%。本實(shí)施例的奧氏體不銹鋼鍛件的生產(chǎn)工藝，按以下工序進(jìn)行:選材一下料一加熱一鍛造一熱處理一軋環(huán)一回火一冷卻一理化檢驗(yàn)一超聲波探傷一清潔一包裝；
加熱工序中，加熱溫度為1130°C，時(shí)間為5小時(shí)；熱處理工序中，采用分段加熱，第一段加熱溫度為770°C，到溫后保溫9min，第二段加熱溫度為690°C，到溫后保溫15min ；
軋環(huán)工序中，開(kāi)軋溫度980°C，終軋溫度為880°C，軋后直接淬火冷卻，冷速18°C /s，終冷溫度270°C ；
回火工序中，回火加熱溫度為650°C，保溫時(shí)間IOOmin ；
冷卻工序中:采用水冷與空冷結(jié)合，先采用水冷以3°C /s的冷卻速率將鍛件水冷至470°C，然后空冷至430°C，再采用水冷以5°C /s的冷卻速率將鍛件水冷至350°C，再采用水冷以2V /s的冷卻速率冷卻至室溫。除上述實(shí)施例外，本發(fā)明還可以有其他實(shí)施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在 本發(fā)明要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種奧氏體不銹鋼鍛件，其特征在于:其化學(xué)成分重百分比為:c:0.1 0.3%，Si:0.6 0.8%, Mn:0.9 1.1%，P: < 0.015%, S: < 0.005%, Cr:18.6 18.8%, N1:9.4 9.6%, Mo:0.1 0.3%, Nb:0.06 0.08%, V:0.07 0.09%, T1:0.005 0.007%, B:0.005 0.007%, Al:0.007 0.009%，鑭系稀土:0.007 0.009%，余量為 Fe。
2.如權(quán)利要求1所述的奧氏體不銹鋼鍛件，其特征在于:所述鑭系稀土的組分質(zhì)量百分比為:鑭:25-40%,鈰:6-15%,銪:5-10%,鋱:10-13%,釓:10-22%,鐠:5_9%，欽:4_9%，鉺:2-10%，其余鑭系元素:1-2%，以上各組分之和為100%。
3.如權(quán)利要求1或2所述的奧氏體不銹鋼鍛件，其特征在于:其化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為:C:0.1%，S1:0.6%, Mn:0.9%, P:0.01%, S:0.004%, Cr:18.6%, N1:9.4%, Mo:0.1%，Nb:0.06%, V:0.07%, T1:0.005%, B:0.005%, Al:0.007%，鑭系稀土:0.007%，余量為 Fe ;所述鑭系稀土的組分質(zhì)量百分比為:鑭:36%，鈰:14%，銪:10%，鋱:10%，釓:15%，鐠:5%，欽:4%，鉺:5%，其余鑭系元素:1%。
4.如權(quán)利要求1或2所述的奧氏體不銹鋼鍛件，其特征在于:其化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為:C:0.2%, Si:0.7%, Mn: 1%, P:0.008%, S:0.003%, Cr:18.7%, N1:9.5%, Mo:0.2%, Nb:0.07%, V:0.08%, Ti:0.006%, B:0.006%, Al:0.008%，鑭系稀土:0.008%，余量為 Fe ;所述鑭系稀土的組分質(zhì)量百分比為:鑭:40%，鈰:15%，銪:5%，鋱:12%，釓:10%，鐠:9%，欽:5%，鉺:2%，其余鑭系元素:2%。
5.如權(quán)利要求1或2所述的奧氏體不銹鋼鍛件，其特征在于:其化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為:C:0.3%, Si:0.8%, Mn:1.1%，P:0.01%, S:0.002%, Cr:18.8%, N1:9.6%, Mo:0.3%, Nb: 0.08%, V:0.09%, T1:0.007%, B:0.007%, Al:0.009%，鑭系稀土:0.009%，余量為 Fe ;所述鑭系稀土的組分質(zhì)量百分比為:鑭:25%，鈰:6%，銪:8%，鋱:13%，釓:22%，鐠:6%，欽:9%，鉺:10%，其余鑭系元素:1%。
6.如權(quán)利要求1或2所述的奧氏體不銹鋼鍛件的生產(chǎn)工藝，其特征在于:按以下工序進(jìn)行:選材一下料一加熱一鍛造一熱處理一軋環(huán)一回火一冷卻一理化檢驗(yàn)一超聲波探傷一清潔一包裝； 所述加熱工序中，加熱溫度為1110-1130°C，時(shí)間為1-5小時(shí)； 所述熱處理工序中，采用分段加熱，第一段加熱溫度為750-770°C，到溫后保溫6-9min，第二段加熱溫度為660_690°C，到溫后保溫12_15min ； 所述軋環(huán)工序中，開(kāi)軋溫度880-980°C，終軋溫度為750-880°C，軋后直接淬火冷卻，冷速 16-18。。/s，終冷溫度 250-270 0C ； 所述回火工序中，回火加熱溫度為450-650°C，保溫時(shí)間20-100min ； 所述冷卻工序中:采用水冷與空冷結(jié)合，先采用水冷以1_3°C /s的冷卻速率將鍛件水冷至450-470°C，然后空冷至400-430°C，再采用水冷以4_5°C /s的冷卻速率將鍛件水冷至300-350°C，再采用水冷以1_2°C /s的冷卻速率冷卻至室溫。
全文摘要
本發(fā)明是一種奧氏體不銹鋼鍛件，其化學(xué)成分重百分比為C0.1～0.3%，Si0.6～0.8%，Mn0.9～1.1%，P＜0.015%，S＜0.005%，Cr18.6～18.8%，Ni9.4～9.6%，Mo0.1～0.3%，Nb0.06～0.08%，V0.07～0.09%，Ti0.005～0.007%，B0.005～0.007%，Al0.007～0.009%，鑭系稀土0.007～0.009%，余量為Fe。本發(fā)明可以使不銹鋼鍛件獲得細(xì)小、完整及高位錯(cuò)密度的奧氏體組織，從而獲得良好的耐蝕性、冷加工性和韌性，同時(shí)具有較高的抗拉強(qiáng)度和高屈服強(qiáng)度。
文檔編號(hào)C22C38/54GK103147018SQ20131009719
公開(kāi)日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2013年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月26日
發(fā)明者是玉豐 申請(qǐng)人:無(wú)錫市派克重型鑄鍛有限公司