[發明專利]一種大型耐熱高合金鑄鋼件的熱處理方法

在審

• 申請號: 201611029746.0
• 申請日: 2016-11-14
• 公開（公告）號: CN108070697A
• 公開（公告）日: 2018-05-25
• 發明（設計）人: 石衛明
• 申請（專利權）人: 如皋市歐通機械配件有限公司
• 主分類號: C21D6/00
• 分類號: C21D6/00;C21D1/26;C21D1/28;C21D1/18
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本發明涉及鑄鋼件熱處理技術領域內一種大型耐熱高合金鑄鋼件的熱處理方法，包括高溫擴散退火、澆冒系統切割、正火空冷、一次回火和二次回火過程，并在第一次和第二次回火之間設置對鑄件表面進行碳弧氣刨修整。本發明的方法解決了材質為ZG12Cr9Mo1CoNiVNbNB大型耐熱高合金鑄鋼件熱處理過程中易開裂的問題，并使鑄鋼件的各項常溫和高溫力學性能符合使用要求。

技術領域

本發明涉及鑄鋼件熱處理技術領域，特別涉及一種大型耐熱高合金鑄鋼件的熱處理方法。

背景技術

高耐熱高合金鋼鑄件材質為ZG12Cr9Mo1CoNiVNbNB，為一種新型耐熱材料，該材料將是未來清潔高效超超臨界蒸汽輪機耐高溫零部件的主流鋼種，該類材質的鑄件能夠在600～620℃、30MPa的極端條件下進行長時間服役，由于材質本身的耐高溫、高壓特性，使得其服役條件較目前最為先進的耐熱材料高30℃、3MPa，不僅可為發電能源企業提升8～10％的效率，還能大大降低二氧化碳排放量，是當前國際能源行業發展的主要高效、清潔材料。

由于該類材料的合金元素多，含量高，冶煉難度大，焊接技術和熱處理要求高等多方面技術壁壘的限制，我國生產制造企業目前生產此類鑄件還是有很大的難度。尤其是針對這類高合金鋼易裂鑄件如何進行系統的熱處理而不使鑄件開裂，在滿足常溫性能指標的同時滿足材料高溫持久性能要求的難度很大，特別是對于毛重5～20t、最大壁厚150～300mm的鑄鋼件，不但與冶煉技術水平有關，對于鑄鋼件澆注后的熱處理工藝要求也很高，如果熱處理工藝選擇不當，鑄鋼件的各項性能指標均達不到要求。

發明內容

本發明針對上述ZG12Cr9Mo1CoNiVNbNB高合金材質鑄鋼件的使用要求，提供一種大型耐熱高合金鑄鋼件的熱處理方法，以保證該材質鑄鋼件各項常溫和高溫的力學性能，并防止鑄件熱處理過程中開裂。

本發明的目的是這樣實現的，一種大型耐熱高合金鑄鋼件的熱處理方法，包括如下步驟：1)高溫擴散退火：將澆注完畢后的鑄鋼件在砂型內自然冷卻至200—150℃后，進行打箱落砂，再將鑄鋼件整體移入熱處理爐中進行高溫擴散退火，以20～50℃/h的升溫速度，升溫至1050℃～1110℃保溫T時間，其中，保溫時間T＝D*2min/mm，D取值為鑄件最大壁厚或冒口厚度值中的最大值，之后再將鑄件以20～40℃/h的降溫速度隨爐冷卻至500℃～550℃，保溫4h～8h以減小鑄鋼件各部位的溫差；2)澆冒系統切割：高溫擴散退火后將鑄鋼件出爐用保溫棉進行覆蓋保溫處理，并露出待切割的冒口和澆注系統，進行高溫切割，同時保證切割部位的溫度＞400℃；3)正火空冷：將切割后的鑄鋼件移入熱處理爐，以20～50℃/h的升溫速度升溫至AC3+(120～150)℃，并保溫T時間，然后出爐在無對流風的靜止空氣中冷卻至≤Mf；4)一次回火：將正火空冷后的鑄件回熱處理爐以20～50℃/h的升溫速度升溫至640～670℃，保溫6h～10h，然后以20～40℃/h的降溫速度冷卻至150～200℃后出爐，立即對鑄件表面進行碳弧氣刨以進一步修整步驟2)中的切割部位；5)二次回火：鑄鋼件表面碳弧氣刨后進熱處理爐進行二次回火，以20～50℃/h的升溫速度升溫至720～750℃，并保溫8h～12h，然后將鑄鋼件以20～40℃/h的降溫速度爐內冷卻至小于200℃出爐，在靜止的空氣中冷卻至室溫。