[發明專利]一種控制大規格易偏析奧氏體不銹鋼棒材組織均勻性的鍛造方法

有效

• 申請號: 202110359618.7
• 申請日: 2021-04-02
• 公開（公告）號: CN114273574B
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發明（設計）人: 梁田;高明;張龍;郝憲朝;馬穎澈;劉奎
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: B21J1/00
• 分類號: B21J1/00;B21J1/02;B21J1/04;B21J1/06;B21J5/08;C21D9/00;C21D6/00;C21D8/06;C22C38/14;C22C38/12
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 于曉波

本發明公開了一種控制大規格易偏析奧氏體不銹鋼棒材組織均勻性鍛造方法，屬于金屬壓力加工領域。鍛造棒材原料選用3噸級雙聯冶煉鋼錠。鋼錠在達到始鍛溫度1180?1220℃后，先進行加熱均溫處理，保溫時間2?4h。然后采用墩粗方式進行開坯鍛造，鐓粗變形量為30?40％，然后捋直，單次壓下量為40?60mm。終鍛溫度≥1000℃。開坯后，進行多次鐓拔鍛造，次數為3?5次，單次墩粗變形量為35?45％。拔長鍛造時，單次壓下量為60?100mm。鍛造結束后進行高溫熱處理，溫度1120?1160℃的，時間12?30h。本發明所得鍛造棒材組織均勻性較好、消除細晶帶和帶狀分布碳化物，且可有效改善后續變形產品組織。

技術領域

本發明涉及金屬壓力加工技術領域，具體涉及一種控制大規格易偏析奧氏體不銹鋼棒材組織均勻性的鍛造方法。

背景技術

奧氏體不銹鋼是作為一種常見的不銹鋼，在多種腐蝕介質中具有優異的耐蝕性，可在中溫或腐蝕環境下長期服役，且綜合力學性能良好，因此在工業、裝飾、醫療行業中具有廣泛的應用，制備工藝也比較成熟穩定。然而，在一些特殊行業中，如核電、火電、航空、航天行業等，則對奧氏體不銹鋼的組織和性能提出了非常嚴格的要求。而且常常在奧氏體不銹鋼中添加一些微量元素，如Ti、Nb等穩定化元素。或是提高一些關鍵微量元素的含量，如C、N等。這些關鍵易偏析元素的添加導致奧氏體不銹鋼冷熱變形過程中的組織均勻性難于控制，增加了部件的制造難度。這主要是因為大規格奧氏體不銹鋼鑄錠尺寸大、元素偏析嚴重，在鍛造過程中易出現粗晶、混晶、或是細晶帶和帶狀分布碳化物缺陷。更為嚴重的是，這種不均勻的鍛造組織會逐級向下級制造工序中的部件組織中遺傳，最終導致部件組織不均勻、難以控制等問題。因此，鍛造組織的均勻性對制備出合格的核級、航空航天級別的奧氏體不銹鋼部件非常關鍵。

目前消除大規格易偏析奧氏體不銹鋼棒材細晶帶、條帶狀組織、粗晶及混晶問題主要采用長時間的高溫均勻化處理，溫度多在1200℃以上，時間多在24h-50h左右，能源消耗大，且鋼錠在熱處理過程中由于高溫氧化的原因損耗大。鍛造工序往往采用快鍛機聯合徑鍛機生產，成本高、工序復雜、過程難于控制、容易產生組織不均缺陷。可見，尋求一種操作簡單、成本可控、工藝可控、組織可控的鍛造工藝勢在必行。

發明內容

針對現有制備大規格易偏析奧氏體不銹鋼鍛造棒材存在的組織不均勻問題，本發明的目的是提供一種控制大規格奧氏體不銹鋼棒材組織均勻性的鍛造方法，通過對大規格易偏析奧氏體不銹鋼棒材鍛造溫度、變形方式、單次壓下量、熱處理等工藝參數的改進，最終鍛造的奧氏體不銹鋼棒材組織均勻性高，且消除了粗晶、混晶、細晶帶和帶狀分布碳化物，有效改善了后續變形部件的組織均勻性。

為了實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種控制大規格易偏析奧氏體不銹鋼棒材組織均勻性的鍛造方法，該方法使用鍛壓機進行鍛造，鍛造過程包括如下步驟：

1)原料選擇：選擇3噸級雙聯冶煉鋼錠作為鍛造奧氏體不銹鋼棒材的原料；

2)均溫處理：在爐溫600℃以下將鋼錠裝入加熱爐，升溫至900-950℃范圍內保溫2-4h，再升溫至1180-1220℃保溫，保溫時間2-4h；

3)初次鍛造變形：經步驟2)均溫處理后的坯料出爐進行鍛造開坯，鍛造開坯方式為鐓粗變形，鐓粗變形量為30-40％，然后拔長捋直，捋直過程中單次壓下量為40-60mm，終鍛溫度大于950℃；

4)多次鐓粗拔長：經步驟3)處理后的坯料進行多次鐓粗拔長鍛造，鐓粗拔長次數為2-4次，單次鐓粗變形量為35-45％；拔長鍛造時，單次壓下量為60-100mm，終鍛溫度大于950℃；

5)拔長整形：最后一道鍛造方式為拔長整形，單道次壓下量為60-100mm，終鍛溫度大于950℃；

6)高溫熱處理：經步驟(5)鍛造完成后的坯料進行高溫熱處理，處理溫度為1120-1160℃，處理時間12-30h。