CN107400761B - 先进超超临界转子锻件的热处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种COST‑FB2钢制先进超超临界转子锻件的热处理方法，用于对COST‑FB2钢制先进超超临界转子锻件进行晶粒细化热处理，包括以下步骤：第一步，奥氏体化处理；第二步，炉冷至平衡转变温度进行等温处理；第三步，限速炉冷至出炉。本发明使锻件锻造后直接进炉进行高温奥氏体化处理，充分利用锻件锻后余热，加热时间短，奥氏体化效果好，能够使锻件内外组织均匀。发明经过平衡温度等温转变处理后，可获得珠光体型平衡转变组织，细化晶粒度，切断原始粗大组织遗传。随后限速炉冷，可避免转子锻件过大内应力而产生开裂。

Description

先进超超临界转子锻件的热处理方法
技术领域
本发明涉及一种锻件的热处理方法，具体涉及一种COST-FB2钢制先进超超临界转子锻件的热处理方法。
背景技术
超超临界火电机组是目前世界上成熟先进的发电技术，具有显著的高效、节能和环保优势，当今发达国家都竞相采用和发展该项新技术。中国清洁煤发电技术亦以发展超超临界火电机组为主要方向，同时发展该技术也是解决电力短缺、提高能源利用率和治理环境污染等问题的最现实和有效的途径。COST-FB2钢制先进超超临界转子锻件即用于625℃二次再热超超临界火电机组。
COST-FB2钢属于9wt％～10wt％Cr铁素体系耐热钢，具有合金元素种类多、合金含量高及淬透性好特点。但是，由该钢种制成的大锻件组织遗传严重，需对锻造后转子锻件进行晶粒细化热处理以满足锻件检测及使用要求。
现有的晶粒细化热处理工艺方法有：(1)临界区快速加热，得到球状奥氏体；(2)多次奥氏体化再结晶正火处理。但是，由COST-FB2钢锻制的先进超超临界转子锻件截面大、吨位大，热处理过程中需控制其加热及冷却速度，以避免热处理过程中内应力过大而出现裂纹，因此无法通过现有的临界区快速加热来控制锻件的晶粒大小。
此外，COST-FB2钢转子锻件组织遗传严重，采用现有的多次奥氏体化再结晶正火处理，一方面正火处理后会遗传原始粗大组织，无法有效细化晶粒；另一方面，正火冷却过程中会产生极大的组织及热应力叠加，容易引起锻件开裂。因此，上述两种传统热处理工艺方法无法满足COST-FB2钢锻件晶粒细化热处理要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种COST-FB2钢制先进超超临界转子锻件的热处理方法，它可以使转子锻件在不易开裂的情况下获得较好的晶粒细化效果。
为解决上述技术问题，本发明COST-FB2钢制先进超超临界转子锻件的热处理方法的技术解决方案为，包括以下步骤：
第一步，奥氏体化处理；
将锻造完工的锻件直接置入温度为850±10℃的待料炉，以≤30℃/h速度升温至1070～1100℃进行均热保温处理，实现高温奥氏体化处理；均热保温处理的保温时间为1.5～2.0h/100mm。
第二步，炉冷至平衡转变温度进行等温处理；
转子锻件炉冷至700～780℃平衡转变温度进行等温组织转变，保温时间至少为300h；
第三步，限速炉冷至出炉；
等温组织转变结束后，以≤8℃/h限速炉冷至≤200℃出炉，完成晶粒细化热处理。
本发明可以达到的技术效果是：
本发明使锻件锻造后直接进炉进行高温奥氏体化处理，充分利用锻件锻后余热，加热时间短，奥氏体化效果好，能够使锻件内外组织均匀。发明经过平衡温度等温转变处理后，可获得珠光体型平衡转变组织，细化晶粒度，切断原始粗大组织遗传。随后限速炉冷，可避免转子锻件过大内应力而产生开裂。
本发明操作简单，成本降低，能源消耗少，能够满足工件要求。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是本发明COST-FB2钢制先进超超临界转子锻件的热处理方法的示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明COST-FB2钢制先进超超临界转子锻件的热处理方法，用于对COST-FB2钢制先进超超临界转子锻件进行晶粒细化热处理，包括以下步骤：
第一步，奥氏体化处理；
锻件锻造完工后，不进行空冷；将锻造完工的锻件直接置入温度为850±10℃的待料炉，以≤30℃/h速度升温至1070～1100℃进行均热保温处理，保温时间为1.5～2.0h/100mm(即锻件每100mm有效截面积保温1.5～2.0小时，如有效截面积为1000mm锻件，需保温15～20小时)，实现高温奥氏体化处理，以消除锻造应力，调整锻件晶粒度并均匀组织以得到良好的基体组织；
第二步，炉冷至平衡转变温度进行等温处理；
转子锻件炉冷至700～780℃平衡转变温度进行等温组织转变，保温时间至少为300h，以获得转变完全的珠光体型平衡转变组织，细化晶粒度，切断原始粗大组织遗传；
第三步，限速炉冷至出炉；
等温组织转变结束后，以≤8℃/h限速炉冷至≤200℃出炉，完成晶粒细化热处理。
本发明使COST-FB2钢种在1070～1100℃下保温一定时间，晶粒不会急剧长大；本发明综合考虑COST-FB2钢材料特性，锻件终锻温度及有效截面尺寸等因素，确定COST-FB2钢锻件晶粒细化热处理工艺参数。
本发明摒弃临界区快速加热，得到球状奥氏体及多次奥氏体化再结晶正火处理两种传统的晶粒细化热处理工艺方法，采用了奥氏体均匀化处理加等温处理获得平衡转变组织的方法来细化COST-FB2钢锻件粗大晶粒。
本发明充分利用锻后余热，不仅能够节约能源，且可使锻件在较短时间达到奥氏体化保温温度，调整锻件晶粒度并均匀锻件组织，为后续等温转变提供良好的基础组织。等温处理后可获得转变完全的珠光体型平衡转变组织，细化晶粒度，切断原始粗大组织遗传，提高转子锻件超声波无损探伤检测灵敏度，为下步性能热处理提供了良好的基础组织。同时随后的限速冷却可减小锻件内应力，避免锻件开裂。

Claims (2)

1.一种COST-FB2钢制先进超超临界转子锻件的热处理方法，用于对COST-FB2钢制先进超超临界转子锻件进行晶粒细化热处理，其特征在于，包括以下步骤：
第一步，奥氏体化处理；
将锻造完工的锻件直接置入温度为850±10℃的待料炉，以≤30℃/h速度升温至1070～1100℃进行均热保温处理，实现高温奥氏体化处理；
第二步，炉冷至平衡转变温度进行等温处理；
转子锻件炉冷至700～780℃平衡转变温度进行等温组织转变，保温时间至少为300h；
第三步，限速炉冷至出炉；
等温组织转变结束后，以≤8℃/h限速炉冷至≤200℃出炉，完成晶粒细化热处理。
2.根据权利要求1所述的COST-FB2钢制先进超超临界转子锻件的热处理方法，其特征在于，所述第一步中均热保温处理的保温时间为1.5～2.0h/100mm。
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