[發明專利]發電機組用1Mn18Cr18N鋼護環鍛件的鍛造后細晶強韌化處理工藝

有效

• 申請號: 200810044997.5
• 申請日: 2008-03-17
• 公開（公告）號: CN101255490A
• 公開（公告）日: 2008-09-03
• 發明（設計）人: 丁宇
• 申請（專利權）人: 德陽萬鑫電站產品開發有限公司
• 主分類號: C21D8/00
• 分類號: C21D8/00
• 代理公司: 成都天嘉專利事務所
• 代理人: 方強

技術領域

本發明涉及汽輪發電機組或核電站使用的鋼護環鍛件的制造技術，主要涉及發電機組用1Mn18Cr18N鋼護環鍛件的鍛造后細晶強韌化處理工藝。

技術背景

目前，國內外汽輪發電機組鍛件制造行業護環的鍛造后處理工藝方法主要為：鍛造后空冷處理或水冷形變熱處理，粗加工后固溶熱處理，然后直接進入冷變形強化工序。由于鍛件的鍛造方法為采取普通的萬噸級自由鍛水壓機小變形多火次自由鍛造，對鍛造中產生的裂口隨時停鍛，待冷卻后采用火焰或電弧氣刨的方式清除，鍛后再空冷或水冷形變熱處理，但普通的萬噸級自由鍛水壓機因其動作緩慢、對可鍛溫度區間窄、易開裂的1Mn18Cr18N鋼極易造成鍛造開裂，所以隨時可能因為停鍛清除裂口而造成每火次鍛比不足，金屬缺陷難以鍛合、變形不均、晶粒粗大不均等鍛件內部質量問題和生產效率問題；而對鍛造裂口進行火焰或電弧氣刨清除而產生應力集中、熱影響區內過熱過燒缺陷，使得在清除裂口后繼續鍛造過程中反復開裂，加劇了上述內部質量問題和生產效率問題；鍛后空冷時碳化物在晶界上大量析出，而且晶粒進一步長大，即使鍛后采取水冷形變熱處理工藝解決了碳化物析出和晶粒進一步長大問題，但由于萬噸級水壓機動作緩慢并隨時可能停鍛清除裂口，因此無法保證形變熱處理必須的一定的變形量和一定的變形溫度兩大條件，不能穩定實現形變熱處理，鍛造過程中形成的粗大不均的晶粒仍不能細化及均勻化，故后續固溶處理必須在高溫下長時間保溫而造成晶粒更加粗大，使得冷變形強化前的坯料強度較低，塑韌性較差，一方面因強化前塑韌性較差，經強化后產品的塑韌性處于較低的水平，另一方面因強化前強度較低，要達到產品規定的強度要求需要更大的冷變形量，而隨著冷變形量的增加，產品的塑韌性進一步降低而不能達到產品規定的塑韌性要求值。

發明內容

本發明的目的是針對上述現有技術的不足，提供一種制造發電機組用1Mn18Cr18N鋼護環鍛件的鍛造后處理工藝。采用本發明可使本質粗晶并且不能通過熱處理細化晶粒的奧氏體鋼鍛件在冷變形強化前晶粒細小而均勻，從而較大幅度提高鍛件的強度和塑韌性，同時質量可控性強。

為實現上述發明目的，本發明采用的技術方案如下：

發電機組用1Mn18Cr18N鋼護環鍛件的鍛造后細晶強韌化處理工藝，其特征在于：包括將進行了粗加工的鋼護環鍛件依次進行予冷變形并固溶熱處理、取樣檢測固溶熱處理效果，其具體步驟為：

A、予冷變形并固溶熱處理：在室溫-360℃下將進行了粗加工和固溶熱處理的鋼護環鍛件按外徑冷變形量5-15％進行預先冷變形處理，或直接將僅進行了粗加工的鋼護環鍛件在室溫-360℃下按外徑冷變形量5-15％進行預先冷變形處理，然后將鍛件在≤300℃下裝爐，并按熱處理爐最大速度直接升溫到1040-1050℃，按1小時/65mm壁厚再次進行固溶熱處理，最后出爐立即水冷；

B、取樣檢測固溶熱處理效果：將A步驟得到的鍛件取樣進行拉力、沖擊、晶粒度和晶界碳化物試驗以檢測固溶熱處理效果。

在上述步驟中，如果鍛造后采取空冷處理或終鍛溫度在960℃以下進行水冷形變熱處理，則應在予冷變形并固溶熱處理步驟前先進行一次固溶熱處理，即將進行了粗加工的鋼護環鍛件在≤300℃下裝爐，并按≤40℃/h升溫到640-660℃后保溫1.5-2.5小時，再升溫至1040-1050℃，按1小時/40mm壁厚進行固溶熱處理，然后出爐立即水冷；

所述A和B步驟中出爐立即水冷是指：鍛件從出爐后到入水的間隔時間≤15分鐘，鍛件在鼓風翻騰并且循環的水中上下移動不低于5分鐘。

所述鋼護環鍛件是指：采用電渣鋼錠或電渣坯料鍛造并進行鍛后空冷處理或水冷形變熱處理的1Mn18Cr18N鋼環形或筒形鍛件。

本發明的優點在于：

由于1Mn18Cr18N鋼為本質粗晶且不能通過熱處理細化晶粒的奧氏體鋼，故要求鍛造完成后鍛件就必須具備細小而且均勻的晶粒狀態，但由于該材料鍛造易開裂的特性，鍛造每火次的變形量不能控制，因而采取小變形，多火次的鍛造方法完成鍛造工序，但此種方法造成鍛件高溫下反復加熱，每火次變形不足且變形不均勻，鍛件晶粒粗大不均，鍛件強度較低，塑韌性較差，不能滿足產品規定的要求值。

由于該材料動態再結晶溫度較高，而且必須具備較大的鍛造變形量動態再結晶才能發生，但通常鍛造該材料護環均不能滿足上述條件，故鍛件的晶粒為未發生動態再結晶的鍛造晶粒。采用本發明在對1Mn18Cr18N鋼護環進行第1次固溶熱處理時，會促使發生再結晶，晶粒得到細化及均勻化；