[发明专利]一种高强高韧型大型马氏体不锈钢环锻件及其制造方法

说明书

本发明提供了一种高强高韧型大型马氏体不锈钢环锻件，以重量百分含量计，该马氏体不锈钢包括C：0.14～0.22％，Mn：0.45～1.5％，P：≤0.030％，S：≤0.020％，Si：≤0.60％，Cr：15～15.5％，Mo：≤0.20％，Ni：2.0～2.5％，Cu：≤0.20％，V：≤0.10％，Nb：≤0.050％，Ti：≤0.020％，余量为Fe；同时其中气体成分满足：H：≤3ppm，O：≤40ppm，N：200～400ppm；相应的制造方法，钢锭经冷锯水口、收冒口、热割冒口，再进行三镦两拔、马架扩孔、辗环、预备热处理、粗车、调质、本体取样、理化测试、按图加工。本发明其能解决采用马氏体不锈钢X17CrNi16‑2生产的大型环锻件易出现锻后开裂、冲击功不稳定的问题。

技术领域

本发明涉及马氏体不锈钢锻件制造领域，具体为一种高强高韧型大型马氏体不锈钢环锻件及其制造方法。

背景技术

马氏体不锈钢X17CrNi16-2为欧标EN10250-4中的材料，其QT800力学性能满足抗拉强度：800～950Mpa，屈服强度：≥600Mpa，延伸率：≥10％，冲击功(Akv)≥20J，广泛用于航空、水力发电、船舶、石油、阀门及机械等工业领域。

X17CrNi16-2材料属于难变形钢，由于其微观组织中不仅含有马氏体，还有少量铁素体，而该材料在热加工过程中若始锻温度过高，不仅容易出现过热现象，还容易产生过多的δ铁素体，由此导致材料塑性和韧性进一步降低。近年来，我国对该材料的研究主要集中在性能热处理及显微组织上，而对锻造及锻后热处理研究较少，尤其是对大型锻件产品而言更是少之又少；该材料有一个特点，截面小的产品合格率较高，截面大的产品报废率较高，特别是大型锻件存在锻后易开裂、冲击功不稳定现象，导致产品失效甚至报废；因此，目前国内该材料的大型锻件大多依赖进口。

目前，国内钢厂对该材料的冶炼和钢锭退火处理过程多存在成材率较低的问题；而在锻造成型过程中极易出现裂纹，往往需要中断修伤；并且该材料经性能热处理后的产品基本性能又经常出现冲击功不稳定的现象；故从整个生产环节来说，该材料在工业生产中还存在较大难度。

生产一种用于挤压型材的挤压机上的滚轮，其产品毛坯为直径达2700mm的环锻件，毛坯壁厚370mm左右，毛坯高度在190mm～350mm，产品下料重达4300kg～7300kg，性能需满足QT800。在采用马氏体不锈钢X17CrNi16-2进行试制并对产品进行理化测试后发现，产品出现大规定的锻后开裂现象，锻后开裂形貌各不相同，有的表现为沿壁厚中间环形开裂，有的表现为径向开裂，有的则是内孔沿圆周方向开裂，而有的则是产品端面间隙裂纹，裂纹深度近120mm；而没有发生开裂的产品，经性能热处理后本体取样理化测试，冲击功高的能达到52J，低的仅有9J，故又存在明显的冲击功不稳定的现象。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种高强高韧型大型马氏体不锈钢环锻件及其制造方法，其能解决采用马氏体不锈钢X17CrNi16-2生产的大型环锻件易出现锻后开裂、冲击功不稳定的问题。

一种高强高韧型大型马氏体不锈钢环锻件，其特征在于：以重量百分含量计，该马氏体不锈钢包括C：0.14～0.22％，Mn：0.45～1.5％，P：≤0.030％，S：≤0.020％，Si：≤0.60％，Cr：15～15.5％，Mo：≤0.20％，Ni：2.0～2.5％，Cu：≤0.20％，V：≤0.10％，Nb：≤0.050％，Ti：≤0.020％，余量为Fe；同时其中气体成分满足：H：≤3ppm，O：≤40ppm，N：200～400ppm。

本发明优选的技术方案，一种高强高韧型大型马氏体不锈钢环锻件，其特征在于：以重量百分含量计，该马氏体不锈钢成分如下：