[发明专利]一种高碳高铬9Cr18马氏体不锈钢轴锻件制备工艺

说明书

技术领域

本发明属于高碳高铬不锈钢轴锻件制造技术领域，特别涉及通过控制化学成分、锻造加热温度、始锻温度、终锻温度及锻后热处理加热温度而使钢中孪晶碳化物消除或有效改善的高碳高铬9Cr18 马氏体不锈钢轴锻件制备工艺。

背景技术

9Cr18 属于莱氏体型马氏体钢，主要用于制造在腐蚀环境和无润滑强氧化气氛下工作的轴承或恶劣环境中使用耐磨的零部件，广泛应用于航天航空、轴承、石化、刀具等行业。锻件锻后退火后正常组织为铁素体基体上分布碳化物（球粒状碳化物、共晶碳化物）和少量残余奥氏体，实际生产中碳化物有球粒状碳化物、共晶碳化物，还存在孪晶碳化物，这种孪晶碳化物将大幅度降低钢的塑性、韧性和接触疲劳性能。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中都不足提供一种通过控制钢的化学成分、锻造加热、始锻温度、终锻温度、变形方式、变形量及锻后热处理温度使得钢中孪晶碳化物消除或得以改善的高碳高铬9Cr18 马氏体不锈钢轴锻件制备工艺。

本发明的技术方案是这样实现的：一种高碳高铬9Cr18 马氏体不锈钢轴锻件制备工艺，冶炼时，控制不锈钢中碳的重量百分比为0.90～0.92%，其它成分的重量百分比为 Cr:17.0～17.5%，Si:0.50～0.55%，Mn:0.40～0.45% ；浇铸温度控制在1450～1480℃；锻造采用10.5吨的电渣锭，电渣锭热送并进行加热，加热温度为1140～1180℃，始锻温度： 1000～1120℃，终锻温度≥950℃，返炉的加热时间不得超过2小时；锻后采用正火加等温

退火，正火温度850～950℃，空冷至650～750℃进行等温退火。

锻造采用10.5 吨的电渣锭，电渣锭热送并进行加热，加热温度为1140 ～1180℃， 始锻温度：1000～1120℃，终锻温度≥950℃，采用设备5000 吨油压机开坯和1400 吨精锻机成形，变形方式采用镦粗加拔长，总锻比8.5 ～9.5，镦粗系数2.0 ～3.0，变形方式采用通身轻压圆周- 镦粗- 滚圆- 倒八方- 滚圆，倒八方时其变形过程：方形—八方—方形；送

进量≥500，压下量为20%～25%，使鱼骨状共晶碳化物被充分的破碎和分散，控制返炉的加热时间不得超过2 小时，开坯至热方550mm，上1400 吨精锻机锻造至φ430mm 成形。

锻后热处理时，锻件入炉温度大于650±20℃，在650±10℃待料，升温至850～950℃进行正火，经均温后保温8～12 小时后空冷至650 ～750℃退火，在该温度均温后保温35～45 小时后缓慢炉冷至100℃出炉。

锻造采用10.5 吨的电渣锭，电渣锭热送并进行加热，加热温度为1160±10℃，始锻温度：1000～1120℃，终锻温度≥950℃，采用设备5000 吨油压机开坯和1400 吨精锻机成形，变形方式采用镦粗和拔长，总锻比8.5～9.5，镦粗系数2.5～3.5，变形方式采用通身轻压圆周-镦粗-滚圆-倒八方- 滚圆，倒八方时其变形过程：方形—八方—方形；送进量≥500，压下量为15%～20%，使鱼骨状共晶碳化物被充分的破碎和分散，控制返炉的加热时间不得超过2 小时，开坯至热方550mm，上1400 吨精锻机锻造至φ530mm 成形。

锻后热处理时，锻件入炉温度大于650±20℃，在650±10℃待料，升温至850～950℃进行正火，经均温后保温8 ～12 小时后空冷至650～750℃退火，在该温度均温后保温35～45 小时后缓慢炉冷至100℃出炉。

本发明的技术方案产生的积极效果如下：铸态时该钢存在鱼骨状共晶碳化物，且随钢锭尺寸的增大和凝固速度的缓慢而加剧，因此对化学成分精确控制，控制钢中碳、铬含量，冶炼降低浇铸温度，用以缩短凝固偏析，改善大规格锻件碳化物偏析。

锻造时严格控制加热温度，避免加热温度高而产生高温铁素体组织，导致两相区锻造材料塑性变差，锻造采用设备为油压机开坯，精锻机锻打成形，变形方式采用通身轻压圆周--镦粗--滚圆--倒八方--滚圆，严格控制终锻温度及返炉加热时间，避免高温长时间保温导致组织粗大和孪晶碳化物的产生，油压机开坯采用大压下量和进给量（送进量≥500，压下量为20%～25%），使得鱼骨状共晶碳化物被充分的破碎和分散。