CN106424497A - 一种Cr18Mn18N钢质锻件的锻造方法及锻件 - Google Patents

一种Cr18Mn18N钢质锻件的锻造方法及锻件 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种Cr18Mn18N钢质锻件的锻造方法及锻件，涉及制造领域。一种Cr18Mn18N钢质锻件的锻造方法，其包括：将Cr18Mn18N钢锭加热至成型加热温度1190℃‑1210℃，在成型加热温度下保温，多火次锻造成型，再冷却。在多火次锻造成型步骤中，每个火次的火次变形量为10％‑20％，终锻温度为850℃‑950℃。锻造方法中多个步骤的相互配合，使最终得到的锻件表面无裂纹，锻件的纤维组织与锻件外形保持一致，金属流线完整。缺陷小，满足需求，可保证机加工尺寸。

Description

一种Cr18Mn18N钢质锻件的锻造方法及锻件
技术领域
本发明涉及制造领域，具体而言，涉及一种Cr18Mn18N钢质锻件的锻造方法及锻件。
背景技术
Cr18Mn18N钢为高锰高氮奥氏体不锈钢，由于它的塑性、韧性指标均高于原有的护环钢，而且具有较高的抗应力腐蚀能力，因而被作为护环钢广泛应用于制造大型发电机护环。
现有的锻造方法锻造出的锻件经常出现表面裂纹、混晶严重的问题，无法满足后续工艺对锻件的要求。发电机护环锻件的要求具体表现在：锻件尺寸及表面满足用户机加工要求。纵波探伤时，不允许有≥当量的缺陷；不允许有密集型缺陷，不允许第一底波反射下降。Cr18Mn18N钢变形抗力大，热锻裂纹敏感，在锻造生产过程中常会出现表面裂纹严重无法满足后续工艺的要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种Cr18Mn18N钢质锻件的锻造方法及锻件，其旨在改善现有的锻造生产过程锻件常会出现表面裂纹严重、变形晶、粗晶及混晶等问题。
本发明提供一种技术方案：
一种Cr18Mn18N钢质锻件的锻造方法，其包括：将Cr18Mn18N钢锭加热至成型加热温度1190℃-1210℃，在成型加热温度下保温，多火次锻造成型，再冷却。在多火次锻造成型步骤中，每个火次的火次变形量为10％-20％，终锻温度为850℃-950℃。
一种由上述Cr18Mn18N钢质锻件的锻造方法制备而成的锻件。
本发明实施例提供的一种Cr18Mn18N钢质锻件的锻造方法及锻件的有益效果是：在锻造过程中，控制成型加热温度、终锻温度，有利于提高坯料的塑性，进而减少锻件表面的裂纹。控制锻造成型过程中的火次变形量，避免在锻造过程中产生混晶。Cr18Mn18N钢质锻件的锻造方法中多个步骤的相互配合，使最终得到的锻件表面无裂纹，锻件的纤维组织与锻件外形保持一致，金属流线完整。由上述锻造方法锻造的锻件具有微观缺陷小，加工性能好等优点。通过上述Cr18Mn18N钢质锻件的锻造方法锻造出的锻件具有内部密实、组织均匀的优点。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例提供的Cr18Mn18N钢质锻件的锻造方法及锻件进行具体说明。
Cr18Mn18N钢质锻件的锻造方法包括以下步骤：
将Cr18Mn18N钢锭加热至成型加热温度1190℃-1210℃，在成型加热温度下保温，多火次锻造成型，再冷却。在多火次锻造成型步骤中，每个火次的火次变形量为10％-20％，终锻温度为850℃-950℃。
在锻造方法中，1190℃-1210℃下的Cr18Mn18N钢具有较好的塑性，从而便于对其进行锻造加工。
保温时间与成型加热温度需要确保Cr18Mn18N钢的塑形不发生较大变化。在本发明较佳的实施例中，将坯料在成型加热温度1190℃-1210℃下保温1-5个小时。
控制坯料的终锻温度为850℃-950℃，有利于在整个锻造过程中，Cr18Mn18N钢始终处于塑性较好的状态，进而减少锻件表面裂纹的产生。在多火次锻造成型步骤中，严格控制每个火次的保温时间，一方面可以对坯料进行补温，增加坯料塑性；另一方面可以使锻造过程中形成的变形晶得以回复再结晶而不至于过分长大。再次出炉锻造，将使晶粒继续细化，从而使产品得到较细的晶粒。优选地，本发明实施例中，例如保温时间为1-3小时。
冷却步骤可以使变形晶粒在这一段时间内得以回复再结晶，得到无畸变的晶粒。在本发明较佳的实施例中，冷却的方式为：依次进行的空冷、水冷、再空冷。例如，空冷10-15分钟，水冷至600℃以下，再进行空冷。优选地，空冷10-15分钟之后，再水冷时间大于10-20分钟，可以稳定产品的冲击性能，同时防止因终锻温度高而使晶粒长大。
在本发明的其他实施例中，可以根据锻件的需要，在冷却步骤之前对锻件进行打字，或者在锻件的表面刻录标志、纹路等。
在本发明中，Cr18Mn18N钢锭的尺寸可以根据所需要锻造的锻件选择。例如，在本发明较佳的实施例中，Cr18Mn18N钢锭高径比为1.7-2.7，优选地为1.7-2.0。
需要说明的是，本发明中的Cr18Mn18N钢锭可以通过各种方式进行制备，例如，直接选用Cr18Mn18N钢质的成品。在其他实施例中，Cr18Mn18N钢锭还可以通过以下方法制作而成：加热坯料至钢锭加热温度1220℃-1260℃，并依次进行鐓粗处理、拔长处理，下料。
在本发明较佳的实施例中，将经过镦粗处理的坯料，在钢锭加热温度下保温1-5个小时，以保证坯料在拔长处理过程中较高的可塑性。
钢锭加热温度是对坯料开始锻造时的初始温度。在钢锭加热温度下，坯料具有良好的可锻性。根据坯料的材质选择钢锭加热温度且钢锭加热温度应高于坯料锻造过程中的成型加热温度。在本发明中，锻造Cr18Mn18N钢质的锻件，钢锭加热温度为1220℃-1260℃，成型加热温度为1190℃-1210℃。终锻温度为850℃-950℃，锻造成型过程中每个火次回炉保温时间为2-5个小时，每个火次变形量为10％-20％。
在本发明较佳的实施例中，鐓粗处理后坯料高度为鐓粗处理前坯料高度的1/3-1/2，鐓粗处理后将坯料回炉保温处理1-5个小时，再进行拔长处理。通过上述的镦粗处理、保温处理以及拔长处理可以增加坯料的塑性，有利于提高锻造出的锻件的微观组织结构的均匀性，避免产生混晶。需要说明的是，在对坯料的拔长处理过程中，可以根据坯料具体的表面情况及坯料的尺寸对坯料进行一个或者多个火次的拔长处理。
具体地，在多个火次的拔长处理过程中，第一火次的道次压下量为10mm-20mm。其余火次的道次压下量为10mm-50mm。拔长处理可以改变坯料的金相组织，提高金属性能，增加金属晶体的有序性。坯料经过鐓粗处理和拔长处理后，坯料原来的铸态疏松、孔隙、微裂等被压实或焊合；原来的枝状结晶被打碎，使晶粒变细；同时改善原来的碳化物偏析和不均匀分布等问题，从而获得内部密实、组织均匀、细微的锻件。
在本发明较佳的实施例中，上述多火次锻造成型步骤还包括：对Cr18Mn18N钢锭依次进行芯棒拔长和马杠扩孔。具体地，在芯棒拔长步骤中，Cr18Mn18N钢的道次压下量为10mm-50mm、每个道次的旋转角度在30°以下。优先地，在马杠扩孔步骤中，Cr18Mn18N钢的道次压下量为10mm-30mm、每个道次的旋转角度在30°以下。
本发明还提供一种锻件，该锻件由上述Cr18Mn18N钢质锻件的锻造方法制备而成。该锻件具有表面裂纹少，微观组织均匀的优点，对其进行车光表面探伤，无杂波反射。
本发明提供的Cr18Mn18N钢质锻件的锻造方法及锻件主要优点在于：通过控制锻造温度，如成型加热温度、终锻温度，使坯料在整个锻造过程始终处于塑性较好的状态，进而减少锻件表面产生裂纹。严格控制火次变形量及道次压下量等，有利于保证锻造均匀性，避免产生混晶。锻造成型过程中，严格控制回炉保温时间，一方面可以对坯料进行补温，增加坯料塑性；另一方面可以使锻造过程中形成的变形晶得以回复再结晶而不至于过分长大，再次出炉锻造，将使晶粒继续细化，从而使产品得到较细的晶粒。冷却过程稳定产品的冲击性能，同时防止因终锻温度高而使晶粒长大。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述：
实施例一
本实施例提供的Cr18Mn18N钢质锻件的锻造方法，包括以下步骤：
锻压下料：
将材质为Cr18Mn18N钢的坯料加热至钢锭加热温度1220℃-1240℃出炉，鐓粗处理至整锭高度H 1000mm-1100mm。回炉保温1-1.5h，出炉，以道次压下量为10mm-20mm进行一个火次拔长处理到整锭直径下料得到坯料。下料尺寸为(高径比为1.84)，回炉保温1-1.5h；出炉，鐓粗处理至高度H 650mm-700mm，回炉保温1-1.5h。出炉，采用冲头冲孔，控制冲头料厚度45mm-50mm，回炉降温到成型加热温度1190℃-1210℃，保温1-1.5h。
多火次锻造成型：
在1190℃-1210℃保温1-1.5h之后出炉，扩内孔到回炉保温1-1.5h；出炉，采用直径芯棒以道次压下量为10mm-20mm、坯料旋转角度20°-30°的拔长处理到高度H 950mm±20mm，回炉保温1-1.5h，出炉。采用道次压下量10mm-30mm，坯料每次旋转角度在30°以下的马杠扩孔工艺扩孔。具体地，采用芯棒扩内孔到回炉保温1-3h；出炉，采用芯棒收内孔拔长到高度H 1250mm±20mm，平整端面，回炉保温1-1.5h；出炉，采用芯棒收内孔拔长整形到尺寸。在本实施例中，锻造成型过程每火次变形量为10％-15％，且控制终锻温度为850℃-900℃。
冷却步骤：
多火次锻造成型之后进行冷却，先空冷10-15分钟，再进行水冷确保料温500-550℃。具体地，在本实施例中水冷时间为15min，水冷之后再进行空冷。
通过以上步骤制造出的锻件规格为：的。本实施例中锻造出的锻件表面情况及探伤情况如下：表面情况：锻件表面无裂纹，金属流线完整。黑皮表面探伤：探伤杂波车光表面探伤：无杂波反射。
实施例二
本实施例提供的Cr18Mn18N钢质锻件的锻造方法，包括以下步骤：
锻压下料
将材质为Cr18Mn18N钢的坯料加热至钢锭加热温度1230℃-1250℃，出炉。鐓粗处理至整锭高度H 1000mm，回炉保温2.5-3h。出炉，以道次压下量为10mm-15mm拔长到回炉保温2-2.5h。再出炉，以道次压下量为30mm-50mm拔长到下料得到坯料。下料尺寸为(高径比为1.99)，回炉保温1-5h；出炉，鐓粗至高度H550mm-600mm，回炉保温1-1.5h。出炉，采用冲头冲孔，控制冲头料厚度50mm-60mm，回炉降温到成型加热温度1200±10℃，保温4.5-5h。
多火次锻造成型
在成型加热温度1200±10℃下保温4.5-5h之后出炉，扩内孔到回炉保温2.5-3h。出炉，采用芯棒以道次压下量为20mm-30mm、坯料旋转角度10°-20°拔长到高度H780mm±20mm，回炉保温1-3h；出炉，采用芯棒以道次压下量为10mm-30mm、坯料旋转角度10°-30°拔长到高度H950mm±20mm，回炉保温1-3h，出炉。采用道次压下量10mm-30mm，坯料每次旋转角度10°-20°的马杠扩孔工艺扩孔。具体地，采用芯棒扩内孔到平整端面，回炉保温1-3h；出炉，采用芯棒收内孔拔长整形到尺寸。锻造成型过程中控制终锻温度为900℃-950℃，每火次变形量控制在15％-20％范围内。
冷却步骤
成型后的锻件空冷15分钟，再水冷确保料温550-600℃，在本实施例中水冷时间为20min，再进行空冷。
通过本实施例的Cr18Mn18N钢质锻件的锻造方法锻造出锻件的规格为：
对本实施例中锻造出的锻件表面情况及探伤情况如下：锻件表面无裂纹，金属流线性完整。黑皮表面探伤：探伤杂波对其进行车光表面探伤：无杂波反射。
实施例三
本实施例提供的Cr18Mn18N钢质锻件的锻造方法，包括以下步骤：
锻压下料
将材质为Cr18Mn18N钢的坯料加热成型加热温度1240℃-1260℃出炉，鐓粗处理至整锭高度H 1000mm-1100mm，回炉保温3-3.5h。出炉，以道次压下量为10mm-20mm的拔长处理到回炉保温3-3.5h。出炉，再以道次压下量为20mm-30mm的拔长处理到下料得到坯料，下料：(高径比为1.29)，回炉保温3-3.5h。出炉，鐓粗高度H 500mm-600mm，回炉保温1-1.5h。出炉，采用冲头冲孔，控制冲头料厚度40mm-50mm，回炉降温到钢锭加热温度1230±10℃，保温3-3.5h。
多火次锻造成型
在1230±10℃下保温3-3.5h之后出炉，扩内孔到回炉保温2-2.5h。出炉，采用芯棒以道次压下量为10mm-30mm、坯料旋转角度20°-30°的拔长处理到高度H 800mm±20mm，回炉保温2.5-3h。出炉，采用芯棒以道次压下量为20mm-30mm、坯料旋转角度10°-20°的拔长处理到高度H 1000mm±20mm，平整端面，回炉保温2-3h。出炉，采用芯棒以道次压下量10mm-30mm，坯料每次旋转角度20°-30°的马杠扩孔到最终尺寸。
在本实施例中，在锻造成型过程中，每火次变形量控制为15％-20％，每个火次回炉保温时间为2.5小时。控制终锻温度为900℃-950℃。
冷却步骤
空冷10-12分钟，再进行水冷以确保料温550℃-600℃，在本实施例中水冷时间为15min，水冷之后再进行空冷。
通过本实施例提供的Cr18Mn18N钢质锻件的锻造方法锻造出的锻件规格为：
对本实施例中锻造出的锻件表面情况及探伤情况如下：表面情况：锻件表面无裂纹。探伤情况：黑皮表面探伤：探伤杂波车光表面探伤：无杂波反射。
实施例四
本实施例提供的Cr18Mn18N钢质锻件的锻造方法，包括以下步骤：
将材质为Cr18Mn18N钢的坯料加热至钢锭加热温度1230℃-1260℃。出炉，拔长滚圆到补缩端压180mm打钳把，回炉保温3-4h；出炉，鐓粗处理至高度H 550mm-650mm，回炉保温2-3h。出炉，以道次压下量为15mm-20mm进行一个火次拔长处理到切除头尾下料得到坯料。下料尺寸为： (高径比为2.78)，回炉保温1-5h。鐓粗至高度H500mm-550mm，回炉保温1-1.5h。出炉，采用冲头冲孔，控制冲头料厚度40mm-50mm，回炉降温到成型加热温度1190℃-1210℃，保温1-5h。
多火次锻造成型
在1190℃-1210℃下保温1-5h之后出炉，扩内孔到回炉保温2.5h；出炉，采用芯棒以道次压下量为10mm-20mm、坯料旋转角度25-30°的拔长处理到高度H 720mm±20mm，回炉保温3h；出炉，采用芯棒以道次压下量为10mm-20mm、坯料旋转角度25-30°的拔长处理拔长到高度H900mm±20mm，平整端面，回炉保温2h；出炉，采用的芯棒以道次压下量10mm-30mm，坯料每次旋转角度25-30°的马杠扩孔工艺扩孔到尺。
在本实施例中，在锻件锻造成型过程中，每火次变形量为15％-20％，控制终锻温度为850℃-900℃。
冷却步骤
成型之后进行冷却，先空冷12分钟，再进行水冷确保料温450℃-550℃，在本实施例中水冷时间为20min，再进行空冷。
通过本实施例提供的Cr18Mn18N钢质锻件的锻造方法锻造出的锻件。
对本实施例中锻造出的锻件表面情况及探伤情况如下：锻件表面无裂纹，锻件质地均匀。黑皮表面探伤：探伤杂波车光表面探伤：无杂波反射。
实施例五
本实施例提供的Cr18Mn18N钢质锻件的锻造方法，包括以下步骤：
将材质为Cr18Mn18N钢的坯料加热至钢锭加热温度1220℃-1240℃后出炉。对坯料以道次压下量为10mm-20mm直接进行拔长处理到下料得到坯料。下料尺寸为：(高径比为1.25)，回炉保温4-5h。出炉，鐓粗至高度H250mm±10mm，回炉保温1-1.5h。采用芯棒冲孔，控制冲头料厚度需要用50mm，回炉降温到成型加热温度1190℃-1210℃，保温1.5-2h。
多火次锻造成型
在1190℃-1210℃下保温1.5-2h之后出炉，采用芯棒以道次压下量为10mm-30mm、坯料旋转角度20-25°的拔长处理到H高度320mm±20mm，回炉保温1.5-2h。出炉，采用芯棒以道次压下量为10mm-30mm、坯料旋转角度20-25°的拔长处理到高度H400mm±20mm，回炉保温1-2h；出炉，采用芯棒道次压下量20mm-30mm，坯料每次旋转角度25-30°的马杠扩孔工艺扩孔整形到尺。
在本实施例中，在锻件锻造成型过程中，每火次变形量为15％-20％，且控制终锻温度为850℃-900℃。
冷却步骤
成型之后进行冷却，先空冷10分钟，然后水冷10min后，再进行空冷。
本实施例提供的Cr18Mn18N钢质锻件的锻造方法锻造出 的锻件。
对本实施例中锻造出的锻件表面情况及探伤情况如下：锻件表面无裂纹，锻件的表面质地均匀。黑皮表面探伤：探伤杂波车光表面探伤：无杂波反射。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种Cr18Mn18N钢质锻件的锻造方法，其特征在于，其包括：将Cr18Mn18N钢锭加热至成型加热温度1190℃-1210℃，在所述成型加热温度下保温，多火次锻造成型，再冷却；在所述多火次锻造成型步骤中，每个火次的火次变形量为10％-20％，终锻温度为850℃-950℃。
2.根据权利要求1所述的Cr18Mn18N钢质锻件的锻造方法，其特征在于，所述Cr18Mn18N钢锭通过以下方法制作而成：
加热坯料至钢锭加热温度1220℃-1260℃，并依次进行鐓粗处理、拔长处理以及下料，所述鐓粗处理后的所述坯料高度为所述鐓粗处理前的所述坯料高度的1/3-1/2。
3.根据权利要求2所述的Cr18Mn18N钢质锻件的锻造方法，其特征在于，在制作所述Cr18Mn18N钢锭的步骤中，在所述鐓粗处理之后，所述拔长处理之前，还包括：将经过所述鐓粗处理之后的所述坯料在所述钢锭加热温度下保温1-5个小时。
4.根据权利要求3所述的Cr18Mn18N钢质锻件的锻造方法，其特征在于，所述拔长处理由多个火次完成，且每个火次的保温时间为1-5小时。
5.根据权利要求4所述Cr18Mn18N钢质锻件的锻造方法，其特征在于，在由多个火次完成的所述拔长处理步骤中，第一个火次的道次压下量为10mm-20mm，其余火次的道次压下量为10mm-50mm。
6.根据权利要求1所述Cr18Mn18N钢质锻件的锻造方法，其特征在于，在所述多火次成型步骤中，每个火次的保温时间为1-3小时。
7.根据权利要求1所述Cr18Mn18N钢质锻件的锻造方法，其特征在于，所述冷却步骤依次为空冷10-15分钟，水冷至600℃以下，再进行空冷。
8.根据权利要求7所述Cr18Mn18N钢质锻件的锻造方法，其特征在于，所述水冷时间为10-20分钟。
9.根据权利要求1所述Cr18Mn18N钢质锻件的锻造方法，其特征在于，在所述多火次锻造成型步骤中，还包括：
对所述Cr18Mn18N钢锭依次进行芯棒拔长和马杠扩孔；在所述芯棒拔长步骤中，所述Cr18Mn18N钢锭的道次压下量为10mm-50mm、每个道次的旋转角度在30°以下；所述马杠扩孔步骤中，所述Cr18Mn18N钢锭的道次压下量为10mm-30mm、每个道次的旋转角度在30°以下。
10.一种锻件，其特征在于，由权利要求1-9任意一项所述的Cr18Mn18N钢质锻件的锻造方法锻造而成。
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