CN114645117A - 一种17-4ph材料控氮合金化锻后热处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种17‑4PH材料控氮合金化锻后热处理工艺，采用锻后风冷+低温退火+高温固溶退火+高温回火工艺，得到细小的回火索氏体+δ铁素体显微组织，为后续热处理做组织准备，可以减少17‑4PH材料控氮合金化锻后锻坯内部粗晶，细化锻坯内部组织及晶粒度，提高17‑4PH材料控氮合金化锻后锻坯表面质量，避免锻坯开裂的风险，减少废品损失；按本发明生产的17‑4PH材料控氮合金化锻坯表面质量良好，未发生表面开裂、组织不均及粗大现象，满足市场需求。

Description

一种17-4PH材料控氮合金化锻后热处理工艺
技术领域
本发明属于一种17-4PH材料控氮合金化生产技术领域，特别涉及一种
17-4PH材料控氮合金化锻后热处理的工艺技术。
背景技术
17-4PH材料属于沉淀硬化马氏体型不锈钢，由于其合金成分含量较高，造成生产成本较高，因此，为了降低生产成本，需要对17-4PH材料进行控氮合金化研究，利用氮元素以下作用：1、能扩大奥氏体相区、强化固溶相的作用，用N元素代替Ni合金，从而减少Ni合金的加入量，达到降低生产成本的目的；2、N元素能够强化基体材料，提高材料的强度、塑韧性；3、加氮后形成的夹杂物较为细小，尺寸在纳米，而其他非金属夹杂物尺寸在微米；4、加入N元素后可以提高材料的耐腐蚀性。综合氮元素的作用，为降低生产成本，提高该产品市场竞争力，对17-4PH材料进行控氮合金化研究，加入300ppm~700ppm的N含量，用其代替镍合金，但是由于加入氮元素后锻坯材料容易析出脆性氮化物，若按原固溶+回火的热处理工艺生产，锻坯表面容易出现开裂、内部粗晶、显微组织粗大等现象，导致产生废品，因此，急需一种解决上述问题的锻后热处理工艺。按本发明一种17-4PH材料控氮合金化锻后热处理工艺生产的锻坯，表面质量良
好，内部组织均匀、细小，未发生开裂现象，满足市场需求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足而提供一种17-4PH材料控氮合金化锻后热处理工艺，解决了17-4PH材料控氮合金化锻坯后工件表面开裂、
内部粗晶、组织粗大等现象，从而提高产品质量。
为达上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种17-4PH材料控氮合金化锻后热处理工艺，其具体工艺是：
步骤1）、锻后风冷：将锻坯放置风冷区，利用台式鼓风机对锻坯表面进行吹风冷却，冷至锻坯表面温度400℃~550℃范围，随后进行空冷，空冷至锻坯表面温度在30℃~100℃范围；待步骤1）空冷结束后，将锻坯装入加热炉；
步骤2）、低温退火：装炉时加热炉炉温≤400℃，以≤100℃/h的升温速度升温至700℃~800℃，进行保温10h~30h， 然后出炉冷却，先将锻坯吊至雾冷区，进行雾冷，雾冷至锻坯表面温度在200℃~350℃范围，然后将锻坯进行空冷，空冷至锻坯表面温度在30℃~100℃范围，空冷结束后，将锻坯装入加热炉；
步骤3）、高温固溶退火：装炉时加热炉炉温≤400℃，以≤100℃/h的升温速度升温至550℃~700℃，进行保温3h~7h，然后以≤100℃/h的升温速度升温至800℃~900℃，进行保温3h~7h，然后以≥70℃/h的升温速度升温至1020℃~1060℃，进行保温5h~15h，然后出炉冷却，先将锻坯吊至雾冷区，进行雾冷，雾冷至锻坯表面温度在500℃~700℃范围，然后进行空冷，空冷至锻坯表面温度在35℃以下，然后在35℃以下温度置放5h~10h，随后将锻坯装入加热炉；
步骤4）、高温回火：装炉时加热炉炉温≤400℃，以50℃/h~100℃/h的升温速度升温至650℃~750℃，进行保温20h~70h，然后以≤50℃/h的降温速度随炉降温至500℃~550℃，再以≤30℃/h的降温速度随炉降温至400℃~450℃， 然
后出炉空冷至室温。
本发明工艺与现有技术相比，按本发明一种17-4PH材料控氮合金化锻后热处理工艺，具有下述优点：
1、可以减少17-4PH材料控氮合金化锻后锻坯内部粗晶，细化锻坯内部组织及晶粒度；
2、提高17-4PH材料控氮合金化锻后锻坯表面质量，避免锻坯开裂的风险，减少废品损失；
3、采用锻后风冷+低温退火+高温固溶退火+高温回火工艺，得到细小的回火索氏体+δ铁素体显微组织，为后续热处理做组织准备。按本发明生产的17-4PH材料控氮合金化锻坯表面质量良好，未发生表面开裂、组织不均及粗大现象，满足市场需求。
具体实施方式
实施例1：一种17-4PH材料控氮合金化锻后热处理工艺。
钢 种：17-4PH；化学成分：C=0.03%，Si=0.40%，Mn=0.67%，Cr=15.15%，Ni=4.72%，S=0.003%，P=0.018%，Cu=3.10%，Nb=0.28%，N=0.045%
规格：551mm*525mm*1610mm的锻坯。
工艺如下：
步骤1）、锻后风冷：将锻坯放置风冷区，利用台式鼓风机对锻坯表面进行吹风冷却，冷至锻坯表面温度470℃~500℃范围，然后进行空冷，空冷至锻坯表面温度50℃~60℃；
步骤2）、待步骤1）空冷结束后，将锻坯装入加热炉，执行低温退火：装炉时加热炉炉温350℃，以80℃/h的升温速度升温至720℃，进行保温15h， 然后出炉冷却，先将锻坯吊至雾冷区进行雾冷，雾冷至锻坯表面温度320℃~350℃，然后进行空冷，空冷至锻坯表面温度50℃~60℃；
步骤3）、待步骤2）空冷结束后，将锻坯装入加热炉，执行高温固溶退火：装炉时加热炉炉温370℃，以80℃/h的升温速度升温至650℃，进行保温3h，然后以80℃/h的升温速度升温至820℃，进行保温3h，然后以70℃/h的升温速度升温至1020℃，进行保温8h，然后出炉固溶冷却，先将锻坯吊至雾冷区，进行雾冷，雾冷至锻坯表面温度600℃~630℃，然后进行空冷，空冷至锻坯表面温度32℃~34℃，在32℃~34℃温度下置放7h；
步骤4）、待步骤3）空冷结束后，将锻坯装入加热炉，执行高温回火：装炉时加热炉炉温378℃，以50℃/h的升温速度升温至690℃，进行保温35h，然后以50℃/h的降温速度随炉降温至520℃，再以25℃/h的降温速度随炉降温至430℃， 然后出炉空冷至室温。
按照上述热处理工艺生产后，锻坯表面质量良好，未有开裂现象，同时进行小样热处理检测，检测结果如表1所示：
表1 检测结果
Figure 273419DEST_PATH_IMAGE002
通过本发明一种17-4PH材料控氮合金化锻后热处理工艺生产后，热处理后力学性能检测结果满足要求。
实施例2：一种17-4PH材料控氮合金化锻后热处理工艺。
钢 种：17-4PH，化学成分：C=0.04%，Si=0.35%，Mn=0.68%，Cr=15.02%，Ni=4.69%，S=0.003%，P=0.016%，Cu=3.08%，Nb=0.30%，N=0.047%；
规格：552mm*525mm*1630mm的锻坯。
具体工艺如下：
步骤1）、锻后风冷：将锻坯放置风冷区，利用台式鼓风机对锻坯表面进行吹风冷却，冷至锻坯表面温度500℃~535℃范围，然后进行空冷，空冷至锻坯表面温度60℃~75℃；
步骤2）、待步骤1）空冷结束后，将锻坯装入加热炉，执行低温退火：装炉时加热炉炉温362℃，以80℃/h的升温速度升温至720℃，进行保温15h， 然后出炉冷却，先将锻坯吊至雾冷区进行雾冷，雾冷至锻坯表面温度320℃~350℃，然后进行空冷，空冷至锻坯表面温度65℃~83℃；
步骤3）、待步骤2）空冷结束后，将锻坯装入加热炉，执行高温固溶退火：装炉时加热炉炉温365℃，以80℃/h的升温速度升温至650℃，进行保温3h，然后以80℃/h的升温速度升温至820℃，进行保温3h，然后以70℃/h的升温速度升温至1020℃，进行保温8h，然后出炉固溶冷却，先将锻坯吊至雾冷区，进行雾冷，雾冷至锻坯表面温度600℃~630℃，然后进行空冷，空冷至锻坯表面温度33℃~35℃，在33℃~35℃温度下置放7h；
步骤4）、待步骤3）空冷结束后，将锻坯装入加热炉，执行高温回火：装炉时加热炉炉温310℃，以50℃/h的升温速度升温至690℃，进行保温35h，然后以50℃/h的降温速度随炉降温至530℃，再以25℃/h的降温速度随炉降温至440℃， 然后出炉空冷至室温。
按照上述一种17-4PH材料控氮合金化锻后热处理工艺生产后，锻坯表面质量良好，未有开裂现象，同时进行小样热处理检测，检测结果如表2所示：
表2检测结果
Figure 190559DEST_PATH_IMAGE004
通过本发明一种17-4PH材料控氮合金化锻后热处理工艺生产后，热处理后力学性能检测结果满足要求。

Claims (1)

1.一种17-4PH材料控氮合金化锻后热处理工艺，其特征在于：其具体工艺是：
步骤1）、锻后风冷：将锻坯放置风冷区，利用台式鼓风机对锻坯表面进行吹风冷却，冷至锻坯表面温度400℃~550℃范围，随后进行空冷，空冷至锻坯表面温度在30℃~100℃范围，空冷结束后，将锻坯装入加热炉；
步骤2）、低温退火：装炉时加热炉炉温≤400℃，以≤100℃/h的升温速度升温至700℃~800℃，进行保温10h~30h， 然后出炉冷却，先将锻坯吊至雾冷区，进行雾冷，雾冷至锻坯表面温度在200℃~350℃范围，然后将锻坯进行空冷，空冷至锻坯表面温度在30℃~100℃范围，空冷结束后，将锻坯装入加热炉；
步骤3）、高温固溶退火：装炉时加热炉炉温≤400℃，以≤100℃/h的升温速度升温至550℃~700℃，进行保温3h~7h，然后以≤100℃/h的升温速度升温至800℃~900℃，进行保温3h~7h，然后以≥70℃/h的升温速度升温至1020℃~1060℃，进行保温5h~15h，然后出炉冷却，先将锻坯吊至雾冷区，进行雾冷，雾冷至锻坯表面温度在500℃~700℃范围，然后进行空冷，空冷至锻坯表面温度在35℃以下，然后在35℃以下温度置放5h~10h，随后将锻坯装入加热炉；
步骤4）、高温回火：装炉时加热炉炉温≤400℃，以50℃/h~100℃/h的升温速度升温至650℃~750℃，进行保温20h~70h，然后以≤50℃/h的降温速度随炉降温至500℃~550℃，再以≤30℃/h的降温速度随炉降温至400℃~450℃， 然后出炉空冷至室温。
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