一種10Cr9Mo1VNb鋼鍛件制造工藝的制作方法

　　【專利摘要】本發明提供了一種10Cr9Mo1VNb鋼鍛件制造工藝，較好地降低鍛件的內應力，有效地避免了鍛件開裂報廢，而且還能很好地細化晶粒，從面保證了最終的產品質量，降低了退火時間，提高了生產效率，其特征在于：其包括以下步驟：（1）對10Cr9Mo1VNb鋼鍛件進行加熱處理，其加熱溫度為850-1250℃；（2）對加熱后的10Cr9Mo1VNb鋼鍛件進行鍛造；（3）對鍛造后的10Cr9Mo1VNb鋼鍛件進行第一次正火加回火；（4）對第一次正火加回火后的10Cr9Mo1VNb鋼鍛件進行第二次正火加回火。

　　【專利說明】—種10Cr9Mo1VNb鋼鍛件制造工藝

　　【技術領域】

　　[0001]本發明涉及機械零件鍛造工藝的【技術領域】，具體為一種10Cr9MolVNb鋼鍛件制造工藝。

　　【背景技術】

　　[0002]F91鋼材料為美國標準材料，是由美國橡樹嶺國家試驗室ORNL (Oak RidgeNational Laboraty)七十年代開始研究開發，并于1983年列入ASME，為SA213-T91，主要是為了填補珠光體耐熱鋼和奧氏體不銹鋼之間600-650°C溫度區域使用的新汽水管道用鋼的空白。F91鋼由于其出色的常溫性能和650°C以下的優良的持久和蠕變性能以及低的線膨脹系數、良好的工藝性，成本也較低(合金量9.5?11.5%)，長期運行下有優異的組織穩定性，使它得以一枝獨秀地得到迅速推廣與發展。在我國，引進后改名為10Cr9MolVNb，九十年代初開始了 10Cr9MolVNb的管道試驗，并在1995年列入國家標準，九十年代末被逐漸推廣應用于鍛軋合金鋼管、法蘭，鍛制管件、閥門和其它部件等管道樞紐鍛件，以及需用在620°C以下場合的耐熱性要求較高的工業構件上。隨著我國電力工業的發展及電力結構的調整，采用超臨界機組是中國電力工業發展的總趨勢，600MW級火電機組已經成為我國火電的發展方向并即將成為電網的主力機組，尤其是超臨界參數機組，由于其更低的運行成本和高效益，使得此類型的機組在現在的電力市場中更具有競爭性。由于10Cr9MolVNb耐熱鋼材料適用于高溫高壓產品，因而逐漸被設計和制造廠運用于汽輪機行業。該材料是一種常見的馬氏體耐熱鋼種，因其具有既耐高溫又耐高壓的兩大特性，是目前亞臨界及超臨界發電機組的重要組件。但同時，該材料也具有鍛造區間窄、抗變形能力強、易開裂、晶粒易粗化等特性，鍛件產品生產過程控制難度較大，經常會出現開裂造成報廢。它的質量好壞以及能否能順利生產，影響機組的正常運行。

　　[0003]我國貧油少氣多煤的一次能源結構決定了火力發電量在很長的一段時期內仍將占據我國發電的很大比例。然而，能源緊缺、資源短缺和環境污染嚴重等問題的凸現注定了我國電力工業將朝節約資源和環境保護的方向發展。超臨界、超超臨界火電技術具有高效、節能、潔凈和環保的顯著特點，各國都開始競相發展該項技術。

　　[0004]隨著超臨界、超超臨界火電機組的發展對與其相應配套的高壓鍋爐的主要材料選擇應用提出了更高的技術條件和要求。10Cr9MolVNb為馬氏體耐熱不銹鋼，因其具有高的抗氧化性能和抗高溫蒸汽腐蝕性，良好的沖擊韌性和持久塑性等性能特點，較理想地適用于300MW及600MW火電機組的亞臨界自然循環高壓鍋爐的高溫過熱器和再熱器用管，符合超臨界、超超臨界對10Cr9MolVNb鋼應具備熱強度高、抗高溫煙氣氧化腐蝕、抗高溫汽水介質腐蝕、可焊性和工藝性良好的要求。該鋼種是鐵素體鋼，不存在異類鋼焊接難點和焊接接頭過早失效的傾向。在600?625°C范圍內可替代G102鋼和部分19Cr_9Ni的TP304H鋼，適應性強、用途廣泛，需求量逐年增加，成為超臨界機組的首選材料。但是，該鋼種因具有鍛造區間窄、抗變形能力強、易開裂、晶粒易粗化等特性，在生產過程中易出現夾雜物超標，表面裂紋等缺陷。[0005]10Cr9MolVNb鋼的管接鍛件傳統的制造工藝是加熱到850?1200°C進行鍛造成形+退火+加工+性能熱處理。該種制造工藝由于鍛造溫度相對較低，鍛件的內應力較大，在鍛后退火時如果不能充分去除應力會造成應力過大而使鍛件開裂報廢。退火工序對該材料來說不能很好地細化晶粒，從面影響最終的產品質量，且退火時間較長，從而影響生產效率。

　　【發明內容】

　　[0006]針對上述問題，本發明提供了一種10Cr9MolVNb鋼鍛件制造工藝，較好地降低鍛件的內應力有效地避免了鍛件開裂報廢，而且還能很好地細化晶粒，從面保證了最終的產品質量，降低了退火時間，提高了生產效率。

　　[0007]其技術方案是這樣的:一種10Cr9MolVNb鋼鍛件制造工藝，其特征在于:其包括以下步驟:

　　(1)、對10Cr9MolVNb鋼鍛件進行加熱處理，其加熱溫度為850_1250°C；

　　(2)、對加熱后的10Cr9MolVNb鋼鍛件進行鍛造；

　　(3)、對鍛造后的10Cr9MolVNb鋼鍛件進行第一次正火加回火；

　　(4)、對第一次正火加回火后的10Cr9MolVNb鋼鍛件進行第二次正火加回火。

　　[0008]其進一步特征在于:所述10Cr9MolVNb鋼鍛件制造工藝還包括如下步驟:對第二次正火加回火后的10Cr9MolVNb鋼鍛件進行加工和性能熱處理；所述性能熱處理包括退火或者淬火回火；

　　(1)、加熱溫度時間:1250°CX6?8小時:

　　(2)、第一次正火加回火時間:920°CX9小時，680°C X 18小時:

　　(3)、第二次正火加回火時間:10300CX9小時，680°C X 18小時；

　　正火時間按1.5?2小時每100mm,回火時間按2.5?3小時每100mm。

　　[0009]本發明的上述結構中，由于把10Cr9MolVNb鋼鍛件的加熱溫度提高到850?1250°C，使得材料的變形抗力降低便于鍛造成形且降低了鍛造應力，從而降低了開裂傾向；再就是把鍛件的鍛后退火調整為兩次正火+回火，采用兩次正火+回火可以更好的細化晶粒，為后續的性能熱處理做好準備，從而提升了產品質量，同時可以充分地去除應力避免鍛件開裂。

　　【具體實施方式】

　　[0010]一種10Cr9MolVNb鋼鍛件制造工藝，其特征在于:其包括以下步驟:

　　(1)、對10Cr9MolVNb鋼鍛件進行加熱處理，其加熱溫度為850_1250°C；

　　(2)、對加熱后的10Cr9MolVNb鋼鍛件進行鍛造；

　　(3)、對鍛造后的10Cr9MolVNb鋼鍛件進行第一次正火加回火；

　　(4)、對第一次正火加回火后的10Cr9MolVNb鋼鍛件進行第二次正火加回火。

　　[0011]10Cr9MolVNb馬氏體耐熱不銹鋼，屬于耐高溫高壓的合金結構鋼。改進后的加工工藝:鍛件的制造工藝流程為:鍛如加熱一鍛造一正火+回火一正火+回火一機械加工一性能熱處理，完成整個10Cr9MolVNb鋼鍛件加工過程，后續的機械加工一性能熱處理屬于現有的加工技術,其中性能熱處理包括退火或者淬火回火。[0012]鍛造加熱溫度的調整:

　　鍛造加熱溫度從原來的850~1200°C調整到850~1200°C。其技術創新之處在于，相對提高鍛造溫度，充分去除應力，防止鍛件開裂報廢。

　　[0013]熱處理方式的調整:

　　把熱處理方式從原來的一次退火改變為兩次正火+回火。其技術創新之處在于，細化內部晶粒，避免鍛件開裂，縮短生產時間，提高工作效率。

　　[0014]為深入地研究10Cr9MolVNb鋼的新型鍛造工藝和熱處理工藝，分析了原鍛造工藝和熱處理工藝存在的問題，把生產具有耐高溫、耐高壓，以及良好的抗氧化性能和抗高溫蒸汽腐蝕性能，良好的沖擊韌性和穩定的持久塑性及熱強性能的鍛件，作為達標目的。調質處理后，能夠克服抗變形能力強、易開裂、晶粒易粗化等不良特性。通過分析，我們一方面把鍛造加熱溫度從原來的850~1200°C調整到850~1250°C。原來的鍛造成形+退火+加工+性能熱處理的制造工藝由于鍛造溫度相對較低，鍛件的內應力較大，在鍛后退火時如果不能充分去除應力會造成應力過大而使鍛件開裂報廢。退火工序對該材料來說不能很好地細化晶粒，從面影響最終的產品質量，且退火時間較長，從而影響生產效率。把加熱溫度提高到850~1250°C，使得材料的變形抗力降低便于鍛造成形且降低了鍛造應力，從而達到了降低開裂傾向的預期目標。另一方面，就是把熱處理方式從原來的一次退火改變為兩次正火+回火。采用兩次正火+回火，達到的預期目標:一是可以更好的細化晶粒，為后續的性能熱處理做好準備，從而提升了產品質量；二是可以充分地去除應力避免鍛件開裂；三是更便于配爐，尤其是對于兩爐連續生產的企業更加適用。

　　[0015]總之，通過提高鍛造溫度和鍛后兩次正火+回火，大大改善了 10Cr9MolVNb鋼鍛件的制造難度，降低了產品的開裂報廢現象，且很好地細化了晶粒，提升了產品質量，為該類材質鍛件的生產提供了很好的保障。

　　[0016]經過幾輪的試制，確定了其最佳電爐冶煉、電渣重熔、鍛造、熱處理工藝，可以生產出優質的鍛件滿足用戶的需要。

　　[0017]實施例:

　　10Cr9MolVNb鋼鍛件制造工藝:

　　(1)、加熱溫度時間；1250°CX6~8小時；

　　(2)、第一次正火加回火時間；920°CX9小時，680°C X 18小時；

　　(3)、第二次正火加回火時間。10300CX9小時，680°C X 18小時;

　　正火時間按1.5~2小時每100mm,回火時間按2.5~3小時每100mm。

　　[0018](一)10Cr9MolVNb 鋼的化學成分:

　　【權利要求】

　　1.一種10Cr9MolVNb鋼鍛件制造工藝，其特征在于:其包括以下步驟: (1)、對10Cr9MolVNb鋼鍛件進行加熱處理，其加熱溫度為850_1250°C； (2)、對加熱后的10Cr9MolVNb鋼鍛件進行鍛造； (3)、對鍛造后的10Cr9MolVNb鋼鍛件進行第一次正火加回火； (4)、對第一次正火加回火后的10Cr9MolVNb鋼鍛件進行第二次正火加回火。

　　2.根據權利要求1所述的一種10Cr9MolVNb鋼鍛件制造工藝，其特征在于:其還包括如下步驟:對第二次正火加回火后的10Cr9MolVNb鋼鍛件進行加工和性能熱處理。

　　3.根據權利要求2所述的一種10Cr9MolVNb鋼鍛件制造工藝，其特征在于:所述性能熱處理包括退火或者淬火回火。

　　4.根據權利要求1-3任一所述的一種10Cr9MolVNb鋼鍛件制造工藝，其特征在于: (1)、加熱溫度時間；1250°CX6?8小時； (2)、第一次正火加回火時間；920°CX9小時，680°C X 18小時； (3)、第二次正火加回火時間。10300CX9小時，680°C X 18小時; 正火時間按1.5?2小時每100mm,回火時間按2.5?3小時每100mm。

　　【文檔編號】C21D6/00GK103990758SQ201410222620

　　【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年5月26日 優先權日:2014年5月26日

　　【發明者】張偉東, 張忠明, 王忠安 申請人:蘇州宏達重工股份有限公司