[發明專利]大型30CrNi2MoV鋼件的短流程制造方法

有效

• 申請號: 201610129132.3
• 申請日: 2016-03-07
• 公開（公告）號: CN105603169B
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發明（設計）人: 許曉靜;陳洋;談成;劉慶輝;蔡杰;朱金鑫;丁清;胡華軍;戈曉嵐
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: C21D8/00
• 分類號: C21D8/00;B21J5/00;C21D1/18
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司32218
• 代理人: 瞿網蘭

技術領域

本發明涉及一種高性能鋼件的制造方法，尤其是一種重量在10噸以上的大型30CrNi2MoV鋼件的鍛造方法，具體地說是一種制備晶粒細、抗低溫沖擊韌性高、室溫抗拉強度高的30CrNi2MoV鋼件的短流程制造方法。

背景技術

30CrNi2MoV鋼是一種中碳中合金鋼，具有高的淬透性和良好的綜合力學性能，常用于制造高強高韌的大型鍛件（重量一般在4噸以上），廣泛用于制造火電、核電等電站裝備和大型冶金、礦山和運輸裝備中的承力和傳動結構部件。30CrNi2MoV鋼常在較低溫度下工作，對其低溫沖擊韌性有較高的要求。

大型鍛件必須由大型鑄錠鍛造而成，大型鑄錠在制造過程必然存在枝晶組織等組織、成分的不均勻性。為滿足力學性能，大型鍛件通常須采用淬透性高強度高的鋼種，如：Cr-Ni- Mo-V系鋼等。但這類鋼過冷奧氏體穩定性高，組織遺傳傾向大（即馬氏體、貝氏體等非平衡原始組織在重新奧氏體時，繼承和恢復了原始粗大晶粒的現象），造成大型鍛件晶粒粗大和不均勻，進而影響其沖擊韌性、脆性轉變溫度、超聲波可探性和導磁性等性能。

為了解決大型鍛件組織遺傳帶來的晶粒粗大和不均勻問題，在淬火+回火的最終熱處理前，目前通常采用復雜并且周期很長的鍛后熱處理工序（鍛后多次正火、臨界區高溫側正火、高溫回火、退火等）來加已改善，而且除退火方法外其它熱處理方法改善效果往往不很明顯。

鍛件的組織性能與鍛造工藝有很大的關系。相對于單火次鍛造，多火次鍛造可以通過多次鍛前加熱發生的再結晶、奧氏體相變等改善材料組織。鍛造比的大小影響鍛件質量，鍛造比不能太小但也并非越大越好，前者會導致枝晶組織得不到消除，后者會導致組織、性能方向性明顯。

至今為止，尚未有一種僅通過鍛造和后續最終熱處理制造即可獲得晶粒細、低溫沖擊韌性高、室溫強度高30CrNi2MoV鋼鍛件的短流程方法可供使用，這在一定程度上限制了30CrNi2MoV鋼件質量提升和制造成本的下降。

發明內容

本發明的目的是針對現有的大型30CrNi2MoV鋼件在鍛造過程中均需要反復進行正火、回火、退火而造成制造過程復雜、成本高、性能難以保證的問題，發明一種短流程鍛造和后續淬火+回火最終熱處理方法，通過該方法能快速獲得細晶粒高低溫沖擊韌性高室溫強度30CrNi2MoV鋼鍛件以滿足生產需求。

本發明的技術方案是：

一種大型30CrNi2MoV鋼件的短流程制造方法，其特征在于它包括依次進行的多火次鍛造和后續淬火+回火最終熱處理工藝；所述的多火次鍛造包括依次進行的2次鐓拔鍛造+1次鐓粗鍛造或依次進行的2次鐓拔鍛造+1次鐓粗鍛造+1次拔長鍛造；所述的2次鐓拔鍛造是指單次鐓拔即一鐓一拔進行2次，單次鐓拔的鍛造比為2-4；所述的1次鐓粗鍛造的鍛造比為3-5，所述的1次拔長鍛造的鍛造比為3-5；所述的后續淬火+回火最終熱處理工藝是指將多火次鍛造后的鍛坯進行860℃±10℃′6h±0.5 h +780℃±10℃′2h±0.5 h保溫后油冷的淬火+600℃±10℃′16h±0.5 h保溫后油冷的回火，或進行860℃±10℃′6h±0.5 h保溫后油冷的淬火+600℃±10℃′16h±0.5 h保溫后空冷的回火，或進行860℃±10℃′6h±0.5 h保溫后油冷的淬火+580℃±10℃′32h±0.5 h保溫后油冷的回火；經過上述多火次鍛造和后續淬火+回火后即獲得平均晶粒尺寸為10～30mm、低溫沖擊韌性A_KV(-40℃) 為 56～103J、室溫抗拉強度為 1157.4～1260.3 MPa、斷裂延伸率為35.53～37.80%的晶粒細、低溫沖擊韌性高和室溫強度高的高性能30CrNi2MoV鋼件。

所述的2次鐓拔鍛造+1次鐓粗鍛造的總鍛造比為10。

所述的淬火+回火熱處理工藝為860℃′6h+780℃′2h保溫后油冷的淬火+600℃′16h保溫后油冷的回火。

所述的鋼件在鍛造后再進行后續淬火+回火最終熱處理工藝的過程中不需要穿插進行正火、回火、退火熱處理工藝。

本發明的有益效果：

（1）本發明細晶粒高低溫沖擊韌性高室溫強度30CrNi2MoV鋼鍛件的短流程制造方法，能夠有效消除組織遺傳，獲得了平均晶粒尺寸為10～30mm、低溫沖擊韌性A_KV(-40℃) 為 56～103J、室溫抗拉強度為 1157.4～1260.3 MPa、斷裂延伸率為35.53～37.80%的高性能30CrNi2MoV鋼鍛件。