[發明專利]一種超高硅含量奧氏體不銹鋼的鍛造方法

有效

• 申請號: 202110392391.6
• 申請日: 2021-04-13
• 公開（公告）號: CN113198956B
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發明（設計）人: 梁田;高明;馬穎澈;杜戰輝;劉奎
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: B21J5/00
• 分類號: B21J5/00;B21J1/06;B21J5/08;C21D8/00;C22C30/02;C22C38/04;C22C38/06;C22C38/34;C22C38/42;C22C38/44;C22C38/58
• 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

本發明公開了一種超高硅含量奧氏體不銹鋼的鍛造方法，屬于材料熱加工技術領域。該方法包括以下步驟：(1)鑄錠高溫脫模；(2)鑄錠進行1150?1180℃、25?50h的均勻化處理；(3)始鍛溫度1100?1140℃，保溫時間2?4h；(4)恒溫鍛造：鍛造變形采用墩粗和拔長相結合的方式；鍛造結束需快速空冷或噴霧冷卻。本發明鍛造的高硅奧氏體不銹鋼合金棒材可避免在鍛造過程出現析出相導致的熱裂紋，且組織均勻性高、可有效改善后續變形產品組織。

技術領域

本發明涉及材料熱加工技術領域，具體涉及一種超高硅含量奧氏體不銹鋼的鍛造方法。

背景技術

高硅奧氏體不銹鋼在高溫濃硫酸中具有優良的耐蝕性能，主要用于制造在高溫濃硫酸環境下的工業設備，如硫酸吸收塔內襯用鋼板、濃硫酸冷卻器、泵、管道等。高硅奧氏體不銹鋼中的Si含量越高，耐蝕性越好，可用于更苛刻的服役環境。然而，目前國內硫酸制造設備中的管道、板材、鍛件等變形件多由Si含量小于5wt.％的低端高硅奧氏體不銹鋼組成，Si＞6.0wt.％的高性能高硅奧氏體不銹鋼的產品和生產技術主要被國外廠家所壟斷。這是因為Si＞5.0wt.％時，合金在凝固析出時就有脆性相析出，即使通過高溫均勻化處理也不能完全消除。而在低于900℃時，高硅奧氏體不銹鋼組織中易于析出G相、sigma相等脆性相，嚴重削弱合金的晶界強度。如果熱加工工藝設計不合理，在鍛造、熱軋、熱擠壓、熱穿孔時極易出現裂紋，導致產品報廢，合格率較低。這正是導致Si＞5.0wt.％高硅奧氏體不銹鋼熱加工部件在我國硫酸工業國產設備上應用較少的主要原因。

鍛造工序是高硅奧氏體不銹鋼熱變形產品的第一道熱壓力加工工序，直接影響著后續熱加工產品的成敗和質量。然而Si＞5.0wt.％高硅奧氏體不銹鋼產品的鍛造生產還存在很嚴重的問題，主要是鍛造裂紋、成品率低，嚴重制約了5.0-7.0wt.％Si含量的高硅奧氏體不銹鋼品種在我國硫酸生產設備上的應用。因此，研發一種適用于5.0-7.0wt.％Si高硅奧氏體不銹鋼的鍛造方法，解決鍛造過程中出現的熱裂紋、成品率低的問題，滿足后續再加工的性能和組織要求，是高硅奧氏體不銹鋼在國產硫酸生產設備上應用急需解決的關鍵問題。

發明內容

針對高硅奧氏體不銹鋼鍛造難、易開裂、成品率低等難題，本發明提供了一種超高硅含量奧氏體不銹鋼的鍛造方法，解決高硅奧氏體不銹鋼鍛造開裂、成品率低等問題，鍛造出組織均勻、致密性好、無微裂紋的高硅奧氏體不銹鋼鍛坯，滿足后續熱擠壓、熱軋、熱穿孔等后續加工的需求。

為了實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種超高硅含量奧氏體不銹鋼的鍛造方法，該方法使用鍛錘或壓機對Si含量為5.0-7.0wt.％的奧氏體不銹鋼鋼錠進行鍛造，鍛造過程包括如下步驟：

(1)原料選擇：原料選擇包括合金成分選擇、冶煉方法和高溫脫模處理。

合金成分選擇：選擇超高Si含量奧氏體不銹鋼合金化學成分(wt.％)：C：0.015-0.050％；Cr：14.00-20.00％；Ni：15.00-22.00％；Si：5.00-7.00％；Mn：0.50-2.00％；S＜0.010％；P＜0.025％；Mo：0.50-2.00％；Cu：0.50-1.50％；Al＜0.10％；N＜0.02％；Fe余量。基本覆蓋現在國內和國際上主流的高硅奧氏體不銹鋼品種，如Sandvik SX、Zecor、UNSS32615等牌號。

冶煉方法：采用真空感應或電爐聯合電渣重熔的方法冶煉Si含量為5.0％-7.0％的奧氏體不銹鋼鋼錠。

高溫脫模：合金中具有較高的Si含量導致合金在凝固析出時就有脆性相析出，如果冷卻到室溫，鋼錠中會累積極大地鑄造應力，導致脫模過程中容易斷裂或產生微裂紋。為此，高硅奧氏體不銹鋼冶煉結束后必須在600-800℃脫模，脫模后進入熱處理爐進行均勻化處理。如果鑄造鋼錠在均勻化處理后不能馬上鍛造，需要快速空冷或噴霧冷卻鋼錠，避免析出相大量析出。