一种00Cr12Ni10MoTi马氏体不锈钢锻件的生产方法

技术领域

本发明涉及金属材料热加工技术领域，具体涉及一种00Cr12Ni10MoTi马氏体不锈钢锻件的生产方法。

背景技术

马氏体时效不锈钢是一种以Fe-Cr-Ni三元为基础，通过添加多种微量合金元素如Ti、Mo、Nb、Al、V、Cu等进行多元合金化作用的超低碳或低碳马氏体不锈钢。

现有的00Cr12Ni10MoTi马氏体不锈钢锻件的生产方法，通常采用固溶处理和实效热处理对锻件进行处理，经过固溶处理和实效热处理的锻件通常在室温条件下，具有较好的强度以及冲击韧性，这类锻件通常应用在航空部件、压力容器、弹簧上，然而，仅通过固溶处理和实效热处理制备的锻件，其低温冲击韧性较差，对于特殊的低温结构件，不仅需要具备较高的强度，同时，也要具备较高的低温冲击韧性。

发明内容

本发明意在提供一种00Cr12Ni10MoTi马氏体不锈钢锻件的生产方法，能够提高锻件的强度以及低温冲击韧性。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种00Cr12Ni10MoTi马氏体不锈钢锻件的生产方法，包括以下步骤：

步骤一：锻件的锻造；

步骤二：锻件的热处理，包括以下步骤：

a.预处理；

b.固溶处理；

c.时效热处理。

本方案的有益效果为：坯料的锻造过程能够使得锻件的晶粒度得到提升，从而改善了锻件的塑形和韧性；在对坯料进行固溶处理和时效热处理前，先对坯料进行预处理，能够明显的提高锻件的强度以及低温冲击韧性。

进一步，步骤二中第a步预处理的方法为：将坯料放入炉内，加热至810-830℃，并根据坯料的厚度，按0.7～0.8min/mm计算保温时间，保温完毕后立即水冷至室温。

本方案的有益效果为：与采用空冷相比，采用水冷，能够大幅度的提高制备的锻件的低温冲击韧性，且随着温度的升高，制备的锻件的强度也得到了明显的提高，在该加热温度范围内，采用水冷的方式对坯料进行预处理，不仅保证了制备的锻件具有较高强度，而且具有较高的低温冲击韧性。

进一步，步骤一中锻件的锻造，包括以下步骤：

步骤1：将坯料放入炉中，以150℃/h的加热速率，将坯料加热至440-460℃，并根据坯料的厚度，以0.6min/mm计算保温时间；

步骤2：继续升高炉温，以150℃/h的加热速率，将坯料加热到840-860℃，并根据坯料的厚度，以0.8min/mm计算保温时间；

步骤3：再继续升高炉温，以150℃/h的加热速率，将坯料加热到1100-1200℃，并根据坯料的厚度，以0.6min/mm计算保温时间；

步骤4，将坯料从炉内取出，对坯料进行镦粗、拔长，当坯料的温度降至950-1000℃时，立即水冷至室温。

本方案的有益效果为：当将坯料从炉内取出，并对坯料进行镦粗、拔长后，将坯料的温度降至950-1000℃，立即采用水冷淬火，再对坯料进行锻后热处理，能够提高坯料的晶粒度，使得坯料的晶粒更细，从而改善了锻件的塑性和韧性。

进一步，所述步骤二中第b步固溶处理的方法为：将坯料放入炉内，加热至740-750℃，并根据坯料的厚度，按0.6～0.9min/mm计算保温时间，保温完毕后立即水冷至室温。

本方案的有益效果为：在对坯料进行预处理后，再对坯料进行固溶处理，能够消除坯料由于冷热加工产生的应力，提高了制备的锻件的强度和冲击韧性，同时，通过对坯料进行固溶处理，便于实效热处理时重新析出颗粒细小、分布均匀的强化相。

进一步，所述步骤三中第c步时效热处理的方法为：将坯料放入炉内，加热至490-510℃，保温4小时，保温完毕后空冷至室温。

本方案的有益效果为：通过对坯料进行实效热处理，能够进一步消除坯料由于冷热加工产生的应力，提高了制备的锻件的强度和冲击韧性。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

实施例1

一种00Cr12Ni10MoTi马氏体不锈钢锻件的生产方法，包括以下步骤：

步骤一：锻件的锻造；

1.将坯料放入炉中，以150℃/h的加热速率，将坯料加热至440-460℃，在本实施例中将坯料加热到450℃，并根据其厚度，按0.6min/mm计算保温时间，保温时间为63min；

2.继续升高炉温，以150℃/h的加热速率，将坯料加热到840-860℃，在本实施例中将坯料加热到850℃，并根据其厚度，按0.8min/mm计算保温时间，保温时间为84min；

3.再继续升高炉温，以150℃/h的加热速率，将坯料加热到1100-1200℃，在本实施例中将坯料加热到1150℃，并根据其厚度，按0.6min/mm计算保温时间，保温时间为63min；

4.将坯料从炉内取出，对坯料进行镦粗、拔长，当坯料的温度降至950-1000℃时，在本实施例中坯料的温度降至960℃时，立即水冷至室温。

步骤二：锻件的热处理，包括以下步骤；

b.固溶处理：将坯料放入炉内，并将坯料加热至740-750℃，在本实施例中将坯料加热至750℃，根据坯料的厚度，按0.6～0.9min/mm计算保温时间，在本实施例中，是按0.6min/mm计算保温时间的，保温时间为63min，保温完毕后将坯料空冷至室温；

c.时效热处理：将坯料放入炉内，并将坯料加热至490-510℃，在本实施例中将坯料加热至500℃，保温4h，保温完毕后将坯料空冷至室温。

对坯料的晶粒度进行测定，所得试验数据如表1所示，对制备的锻件的强度和低温冲击韧性进行测定，所得试验数据如表2所示。

实施例2

与实施例1不同的是，在步骤一的第4步中，坯料的温度降至800℃时，立即炉冷至室温。对坯料的晶粒度进行测定，所得试验数据如表1所示。

表1

结论：实施例1与实施例2的区别是：实施例1在步骤一的第4步中，将坯料的温度降至960℃，立即水冷至室温，由表1的试验数据可知，当将坯料的温度降至960℃时，立即水冷至室温后，坯料的晶粒度能达到4-5级，与实施例2相比，坯料的晶粒更细，从而能够改善制备的锻件的塑性和韧性。

实施例3

与实施例1不同的是，在步骤二的第b步中，待坯料保温完毕后立即采用水冷至室温；所得试验数据如表2所示。

表2

结论：实施例3与实施例1的区别是：实施例3在步骤二的第b步中，待坯料保温完毕后立即采用水冷至室温；由表2中的试验数据可知，实施例3的室温冲击功和77K冲击功有了小幅度的提高，但是，室温屈服强度和室温抗拉强度有了大幅度的下降。

实施例4

与实施例3不同的是，在固溶处理之前，增加了第a步预处理，a.预处理：将坯料放入炉内，升温至780℃,根据坯料厚度，按0.7～0.8min/mm计算保温时间，在本施例中按0.7min/mm计算保温时间，保温时间为73.5min，保温完毕后将坯料空冷至室温。所得试验数据如表3示。

实施例5

与实施例4不同的是，在步骤二中的第a步中，将坯料升温至800℃，所得试验数据如表3所示。

实施例6

与实施例5不同的是，在步骤二中的第a步，将坯料升温至820℃，所得试验数据如表3所示。

表3

实施例4-6的区别仅在于：步骤二中第a步预处理的温度不同，由表3可知，从实施例4-6的试验数据可知，随着温度的升高，制备的锻件的室温屈服强度和室温抗拉强度逐渐提高，77K冲击功大幅降低。

实施例3与实施例4-6的区别在于，实施例4-6在步骤二中增加了第a步预处理，由表2和表3中的试验数据可知，对坯料进行预处理后，制备的锻件的室温屈服强度和室温抗拉强度都能到了提升，且随着预处理温度的升高，制备的锻件的室温屈服强度和室温抗拉强度均得到了大幅度提高。

实施例7

与实施例4不同的是，在步骤二中的第a步中，保温完毕后，将坯料立即水冷至室温。所得试验数据如表4所示。

实施例8

与实施例5不同的是，在步骤二中的第a步中，保温完毕后，将坯料立即水冷至室温。所得试验数据如表4所示。

实施例9

与实施例6不同的是，在步骤二中的第a步中，保温完毕后，将坯料立即水冷至室温。所得试验数据如表4所示。

表4

结论：实施例7-9的区别仅在于：步骤二中第a步预处理的温度不同，由表4中的数据可知，随着温度的升高，制备的锻件的室温屈服强度和室温抗拉强度逐渐提高，室温冲击功和77K冲击功呈降低趋势，但变化幅度不大。

将实施例4-6与实施例7-9进行对比，可以发现，分别采用空冷和水冷对锻件进行预处理，在相同温度下，对制备的锻件的室温屈服强度、室温抗拉强度以及室温冲击功影响均不大，但对77K冲击功影响却很大。

实施例3与实施例9的区别仅在于：实施例9在步骤二中增加了第a步预处理，由表2和表4可知，制备的锻件的室温屈服强度和室温抗拉强度得到了大幅度的提高，对制备的锻件的室温冲击功影响不大，但是77K冲击功得到了大幅度的提高。

综上所述：

1.在坯料的锻造中，当坯料的温度降低至960℃时，立即采用水冷淬火，再对坯料进行锻后热处理，能够细化晶粒度，从而能够改善制备的锻件的塑性和韧性。

2.对坯料不进行预处理，直接进行固溶处理和时效热处理，不能提高制备的锻件的室温屈服强度和室温抗拉强度，同时，制备的锻件的77K冲击功也比较小，导致制备的锻件的低温冲击韧性比较差。

3.在对坯料进行固溶处理和实效热处理之前，先对坯料进行预处理，在预处理时，，随着预处理温度的升高，制备的锻件的室温屈服强度和室温抗拉强度逐渐提高，由此可知，在预处理时，升高温度，有利于制备的锻件的强度的增大。

4.在预处理时，采用空冷时，77K冲击功很低且波动较大，采用水冷时，可以在保持高强度的前提下，大幅提高了77K低温冲击功，且均匀性较好，由此可知，在810-830℃条件下，对坯料进行预处理，并采用水冷，能够明显的提高制备的锻件的强度和低温冲击韧性。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体技术方案和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术方案的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。