[发明专利]一种Z2CND18-12N控氮不锈钢锻造工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种不锈钢的锻造工艺，尤其涉及的是一种标号为Z2CND18-12N的控氮不锈钢的锻造工艺。

背景技术

    Z2CND18-12N是控氮奥氏体不锈钢材料，按NF标准钢号编制牌号，在核电行业内广泛使用，比如在核电管道中，法兰的制造材料多数就是采用这种材料。一般的终端使用中，需要进行一定的锻造工艺，锻造后技术要求是在350℃高温状态下的抗拉强度达到445MPa以上。由于我国基础材料科学的落后，使国内生产的材料很难满足要求，例如，同一个牌号的钢材，进口材料能达到性能要求，国内钢厂生产出来的材料就达不到要求。特别是在控氮不锈钢Z2CND18-12N高温强度不合格的问题上，一直困扰着很多厂家。现有的Z2CND18-12N国产锻件，实际指标很不稳定，多数达不到要求，即使通过重新热处理也难以改善。

发明内容

本发明的目的是发明一种Z2CND18-12N控氮不锈钢锻造工艺，实现锻造后的Z2CND18-12N控氮不锈钢能达到高温高强度的要求。

所采用的技术手段是：一种Z2CND18-12N控氮不锈钢锻造工艺，包括原料控制、加热锻造和热处理步骤，其特征是：所述的加热锻造包括锻坯加热工序和锻造变形工序，首先是锻坯加热工序，锻坯加热包括低中高三段升温，低温段550℃、中温段850℃、高温段1150~1200℃，然后进行锻造变形工序，锻造比要求≥4，锻造变形工序依次进行钢锭倒棱、拔长、热剁、镦粗、拔长，始锻温度1150~1200℃，终锻温度控制在850℃以上，精整温度最低为800℃，最后一个火次锻造变形量大于20％；所述的热处理工艺中固溶处理温度控制在1050~1080℃，热处理中升温速度≤150℃/h，保温时间按1.5min/mm计算，且不少于2.5小时。

所述的原料控制为将锻造原料成分控制在以下范围内，C含量0.02%~0.35%，Si含量0.40%~0.60%， Mn含量1.70%~2.00% ，P、S元素含量＜0.01% ，Cr含量17.5%~18.2%，Ni含量11.7%~ 12.5%，N含量0.06% ~0.08%，A、B、C、D、Ds类夹杂物均不超过1.5级。

    本发明的工艺，可以制造出耐高温的高强度Z2CND18-12N控氮不锈钢材料，通过加热达到350℃进行拉伸试验，该工艺的产品能满足核电工业的要求，可以用来制造如核电管道法兰和铸件等类的产品，寿命长、性能可靠安全。

具体实施方式

本发明的实施例， Z2CND18-12N控氮不锈钢锻造工艺，包括原料控制、加热锻造和热处理步骤，其中加热锻造包括锻坯加热工序和锻造变形工序。

本发明的工艺主要在三个方面采取了措施，使其产品在350℃强度稳定达到460MPa以上：

1、原材料的质量控制。原材料质量是决定锻件性能基础因素，包括合理的化学成分、尽可能低的杂质含量、冶炼方式等。

控制原料Z2CND18-12N控氮不锈钢材料的化学成分，将原材料的c含量标准值≤0.035％，为了提高强度，增加下限含量，控制在0.02％-0.35％；Si含量标准值≤1.00％，控制在0.40％-0.60％；Mn含量标准值≤2.00％，控制在1.70％-2.00％；P、S元素控制在0.01％以下，并尽可能低；Cr含量上限为18.2％、下限为17.5％；Ni的上限为12.5％、下限为11.7％；N元素标准值为≤0.08％，由于N有提高强度的作用，对于这种超低碳材料显得很重要，适当提高N含量有助于性能提升，将N含量控制到0.06％-0.08％；对材料的夹杂物含量进行严格控制，A、B、C、D、Ds类夹杂物分别不超过1.5级。冶炼方式采用电炉冶炼和真空脱气。

2、在锻造方面，合理控制锻造过程和锻造比，使变形过程合理有效。锻造加热采用天然气加热炉，热电偶测温，为保证加热均匀，采用三段升温，在低温阶段升温速度要慢，避免应力过大，低温保温时间要足够，到了高温阶段可以适当增加升温速度，其中低温段保温温度为550℃，中温段为850℃，高温段为1150-1200℃，保温时间按钢锭大小而定。锻造比要求≥4，锻造时，先进行钢锭倒棱，然后拔长，热剁后镦粗，再进行拔长等。始锻温度一般在1150-1200℃，不能超过1200℃，终锻温度一般控制在850℃以上，精整温度最低为800℃。为控制材料晶粒度，要求最后一个火次锻造变形量大于20％。