[发明专利]一种超高硅含量奥氏体不锈钢的锻造方法

说明书

本发明公开了一种超高硅含量奥氏体不锈钢的锻造方法，属于材料热加工技术领域。该方法包括以下步骤：(1)铸锭高温脱模；(2)铸锭进行1150‑1180℃、25‑50h的均匀化处理；(3)始锻温度1100‑1140℃，保温时间2‑4h；(4)恒温锻造：锻造变形采用墩粗和拔长相结合的方式；锻造结束需快速空冷或喷雾冷却。本发明锻造的高硅奥氏体不锈钢合金棒材可避免在锻造过程出现析出相导致的热裂纹，且组织均匀性高、可有效改善后续变形产品组织。

技术领域

本发明涉及材料热加工技术领域，具体涉及一种超高硅含量奥氏体不锈钢的锻造方法。

背景技术

高硅奥氏体不锈钢在高温浓硫酸中具有优良的耐蚀性能，主要用于制造在高温浓硫酸环境下的工业设备，如硫酸吸收塔内衬用钢板、浓硫酸冷却器、泵、管道等。高硅奥氏体不锈钢中的Si含量越高，耐蚀性越好，可用于更苛刻的服役环境。然而，目前国内硫酸制造设备中的管道、板材、锻件等变形件多由Si含量小于5wt.％的低端高硅奥氏体不锈钢组成，Si＞6.0wt.％的高性能高硅奥氏体不锈钢的产品和生产技术主要被国外厂家所垄断。这是因为Si＞5.0wt.％时，合金在凝固析出时就有脆性相析出，即使通过高温均匀化处理也不能完全消除。而在低于900℃时，高硅奥氏体不锈钢组织中易于析出G相、sigma相等脆性相，严重削弱合金的晶界强度。如果热加工工艺设计不合理，在锻造、热轧、热挤压、热穿孔时极易出现裂纹，导致产品报废，合格率较低。这正是导致Si＞5.0wt.％高硅奥氏体不锈钢热加工部件在我国硫酸工业国产设备上应用较少的主要原因。

锻造工序是高硅奥氏体不锈钢热变形产品的第一道热压力加工工序，直接影响着后续热加工产品的成败和质量。然而Si＞5.0wt.％高硅奥氏体不锈钢产品的锻造生产还存在很严重的问题，主要是锻造裂纹、成品率低，严重制约了5.0-7.0wt.％Si含量的高硅奥氏体不锈钢品种在我国硫酸生产设备上的应用。因此，研发一种适用于5.0-7.0wt.％Si高硅奥氏体不锈钢的锻造方法，解决锻造过程中出现的热裂纹、成品率低的问题，满足后续再加工的性能和组织要求，是高硅奥氏体不锈钢在国产硫酸生产设备上应用急需解决的关键问题。

发明内容

针对高硅奥氏体不锈钢锻造难、易开裂、成品率低等难题，本发明提供了一种超高硅含量奥氏体不锈钢的锻造方法，解决高硅奥氏体不锈钢锻造开裂、成品率低等问题，锻造出组织均匀、致密性好、无微裂纹的高硅奥氏体不锈钢锻坯，满足后续热挤压、热轧、热穿孔等后续加工的需求。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种超高硅含量奥氏体不锈钢的锻造方法，该方法使用锻锤或压机对Si含量为5.0-7.0wt.％的奥氏体不锈钢钢锭进行锻造，锻造过程包括如下步骤：

(1)原料选择：原料选择包括合金成分选择、冶炼方法和高温脱模处理。

合金成分选择：选择超高Si含量奥氏体不锈钢合金化学成分(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。基本覆盖现在国内和国际上主流的高硅奥氏体不锈钢品种，如Sandvik SX、Zecor、UNSS32615等牌号。

冶炼方法：采用真空感应或电炉联合电渣重熔的方法冶炼Si含量为5.0％-7.0％的奥氏体不锈钢钢锭。

高温脱模：合金中具有较高的Si含量导致合金在凝固析出时就有脆性相析出，如果冷却到室温，钢锭中会累积极大地铸造应力，导致脱模过程中容易断裂或产生微裂纹。为此，高硅奥氏体不锈钢冶炼结束后必须在600-800℃脱模，脱模后进入热处理炉进行均匀化处理。如果铸造钢锭在均匀化处理后不能马上锻造，需要快速空冷或喷雾冷却钢锭，避免析出相大量析出。