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新型馬氏體不銹鋼1Cr10Co6MoVNbN熱加工工藝研究
1Cr10Co6MoVNbN是一種新型的馬氏體耐蠕變、熱強不銹鋼,它是在12%Cr馬氏體鋼基礎(chǔ)上添加了6%Co及Mo、V、Nb等多種合金元素進行強化,故比普通Cr12型鋼具有更高的熱強性、熱穩(wěn)定性、低的缺口敏感性及良好的耐蠕變等性能,在某發(fā)動機高壓壓氣機轉(zhuǎn)子、盤、葉片和密封圈等重要部件上得到應(yīng)用。由于該鋼種屬于重要的國產(chǎn)化用材,生產(chǎn)試制經(jīng)驗少,故針對該材料的熱加工生產(chǎn)工藝展開了研究,為今后生產(chǎn)類似鋼種積累了寶貴經(jīng)驗。
采用真空感應(yīng)爐+真空自耗爐冶煉工藝,制備Φ406mm鋼錠→退火→扒皮→在2000t進口快鍛機上鍛制Φ200mm成品材料→退火,試驗鋼的具體化學成分見表1。
?????????????表1?試驗鋼的化學成分(質(zhì)量分數(shù))控制標準?????????????(%)
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元素 |
C |
Mn |
Si |
S |
P |
Ni |
Cr |
V |
Mo |
Nb |
Co |
B |
N |
|
含量 |
0.06 |
0.60 |
0.10 |
≤0.020 |
≤0.028 |
0.20 |
9.8 |
0.10 |
0.50 |
0.20 |
5.0 |
0.004 |
0.010 |
|
0.11 |
1.15 |
0.70 |
0.80 |
11.20 |
0.35 |
1.0 |
0.45 |
7.0 |
0.012 |
0.035 |
參照某高溫合金的塑性圖、變形抗力圖及碳鋼的相圖,結(jié)合普通馬氏體熱強鋼的生產(chǎn)試驗研究數(shù)據(jù),確定該鋼的鍛造參考溫度如下:始鍛溫度1120~1150℃,終鍛溫度850~900℃,鍛造溫度范圍220~250℃。由公式得到最大溫差,再按不同熱阻條件下的最大允許溫差與允許裝料爐溫的理論計算曲線,制訂出該鋼的最高裝爐溫度為600~650℃。由于該鋼導熱性差、斷面尺寸大,在800℃以下應(yīng)控制加熱速度在60~80℃/h;在高溫階段、金屬塑性已經(jīng)提高,可用最大的速度加熱。參照相關(guān)鋼材,確定出該鋼的最小保溫時間為60min,并可適當延長。但若過長,容易產(chǎn)生過熱,故不應(yīng)超過最大保溫時間,一般高合金鋼每毫米長度最長保溫時間為0.4~0.6min。取試驗鋼20mm×20mm,10件,在試驗室進行了退火工藝摸索試驗,分別進行了670℃、700℃、720℃、750℃、790℃保溫30min隨爐冷卻退火試驗,以保證技術(shù)條件要求的硬度指標≤277HBS。
試驗結(jié)果表明:(1)試驗制訂的鍛造生產(chǎn)工藝合理可行,鋼材鍛后具有良好的低倍、斷口組織。低倍組織中一般疏松、中心疏松為0級,方型偏析0.5級,斷口無缺陷。(2)鋼鍛后取樣,試樣經(jīng)1170℃×30min油冷+625℃×2h空冷2次回火處理,性能達到最佳強韌性配合,結(jié)果見表2。(3)對鍛后成品棒材100%進行超聲波探傷,結(jié)果Φ200mm棒材全部達到要求。
表2??試驗鋼的室溫機械性能
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抗拉強度 σb/MPa |
屈服強度 σ0.2/MPa |
斷后伸長率 δ5/(%) |
斷面收縮率ψ/(%) |
硬度 HBS |
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標準 |
1000~1140 |
≥880 |
≥12 |
≥40 |
321~352 |
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試驗鋼 |
1130/1130 |
1030/1020 |
17/16 |
65/63 |
348/348 |
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