CN116871319A - 一种AerMet100超高强度钢棒坯轧制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及有色金属加工技术领域，公开了一种AerMet100超高强度钢棒坯轧制方法，包括如下步骤：将规格为Φ150mm坯料加热至1000℃至1050℃保温后轧制成规格为Φ53mm的坯料，变形量为70％至90％；将规格为Φ53mm的坯料加热至1000℃至1050℃保温后轧制成规格为Φ25.5mm的坯料，变形量70％至90％；将规格为Φ25.5mm的坯料进行正火热处理；将正火热处理后的Φ25.5mm的坯料进行高温回火热处理；将高温回火热处理后的坯料进行机械加工，得到直径为24mm的AerMet100超高强度钢棒坯。本发明有助于推进AerMet100钢在航空紧固件中的应用。
Description
技术领域
本发明涉及有色金属加工技术领域，特别是涉及一种AerMet100超高强度钢棒坯轧制方法。
背景技术
AerMet100超高强度钢属于高钴镍高合金钢，具有理想的强韧性匹配和优异的抗应力腐蚀性能，从而成为战斗机和舰载机起落架的首选材料。AerMet100钢由于其优良的综合力学性能，还可用于对强塑性要求非常高的航空紧固件。但是，目前AerMet100钢在航空紧固件的应用相对较少。因此，需要开发AerMet100钢棒坯轧制工艺，推进其在航空紧固件中的应用。
航空紧固件不仅要求高强度，还要求高塑性。AerMet100钢的主要强化方式是析出强化、相变强化和细晶强化。增加碳含量一方面使发生马氏体相变后产生更大的晶格畸变，相变强化效果增强；另一方面，回火过程中形成的析出物数量增多，析出强化效果增强。而细化晶粒可以同时提高强度和塑性。因此，需要提高碳含量和晶粒度，从而提高AerMet100棒材的强度和塑性。通过降低坯料加热温度，使棒材在轧制变形前具有细小的奥氏体晶粒，为再结晶细化晶粒提供有利条件。此外，将终轧温度控制在较低温度，不仅可以通过再结晶有效细化晶粒，还可以防止棒材在轧制后晶粒显著长大。
发明内容
为解决上述背景技术中存在的至少一种问题，本发明提供一种AerMet100超高强度钢棒坯轧制方法。
本发明实施例提供的一种AerMet100超高强度钢棒坯轧制方法，其特征在于，包括如下五个步骤：
步骤一：将规格为Φ150mm坯料加热至1000℃至1050℃保温后轧制成规格为Φ53mm的坯料，变形量为70％至90％；
步骤二：将所述规格为Φ53mm的坯料加热至1000℃至1050℃保温后轧制成规格为Φ25.5mm的坯料，变形量70％至90％；
步骤三：将所述规格为Φ25.5mm的坯料进行正火热处理；
步骤四：将所述正火热处理后的Φ25.5mm的坯料进行高温回火热处理；
步骤五：将高温回火热处理后的Φ25.5mm的坯料进行机械加工，得到直径为24mm的AerMet100超高强度钢棒坯。
进一步地，上述一种AerMet100超高强度钢棒坯轧制方法中，规格为Φ150mm坯料的中各化学成分质量百分比如下：C为0.23％至0.25％，Ni为11.0％至12.0％，Co为13.0％至14.0％，Cr：2.9％至3.3％，Mo为1.1％至1.3％，余量为Fe和杂质。
进一步地，上述一种AerMet100超高强度钢棒坯轧制方法中，将规格为Φ150mm坯料加热至1000℃至1050℃保温后轧制成规格为Φ53mm的坯料，包括：
将规格为Φ150mm坯料加热的装炉温度小于等于800℃，以3℃至6℃/min的加热速度升温至1000℃至1050℃，保温时间1h至2h，保温结束后出炉轧制，轧制结束后物料空冷。
进一步地，上述一种AerMet100超高强度钢棒坯轧制方法中，将规格为Φ53mm的坯料加热至1000℃至1050℃保温后轧制成规格为Φ25.5mm的坯料，包括：
将规格为Φ53mm的坯料进行加热，装炉温度小于等于800℃，以3℃至6℃/min的加热速度升温至1000℃至1050℃，保温时间1h至2h，保温结束后出炉轧制，轧制结束后物料空冷。
进一步地，上述一种AerMet100超高强度钢棒坯轧制方法中，将规格为Φ25.5mm的坯料进行正火热处理，包括：
将规格为Φ25.5mm的坯料加热至900℃，保温时间1h至2h，加热结束后空冷。
进一步地，上述一种AerMet100超高强度钢棒坯轧制方法中，将正火热处理后的Φ25.5mm的坯料进行高温回火热处理，包括：
将正火热处理后的Φ25.5mm的坯料加热至680℃，保温时间18h至20h，加热结束后空冷。
进一步地，上述一种AerMet100超高强度钢棒坯轧制方法中，规格为Φ24mm的AerMet100超高强度钢棒坯的晶粒度大于等于8.5级。
进一步地，上述一种AerMet100超高强度钢棒坯轧制方法中，规格为Φ24mm的AerMet100超高强度钢棒坯的头尾抗拉强度≥2000MPa，断面收缩率≥70％。
本发明有益效果在于：本发明选用碳含量较高的坯料来提高AerMet100棒坯的强度；坯料在1000℃至1050℃下加热保温，将终轧温度控制在800℃至900℃，降低的加热温度和终轧温度可以保证形成细小且均匀的组织；并且通过控制加热温度和终轧温度，将Φ24mm规格的AerMet100棒坯晶粒度控制在8.5级以上；较细的晶粒和较高的碳含量，使规格为Φ24mm的AerMet100棒坯的抗拉强度≥2000MPa，断面收缩率≥70％，综合力学性能优良。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种AerMet100超高强度钢棒坯轧制方法流程示意图；
图2为Φ24mm棒坯的高倍：(a)头-R/2100×；(b)尾-R/2100×。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵时做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
图1为本发明实施例提供的一种AerMet100超高强度钢棒坯轧制方法流程示意图。
本发明实施例提供的一种AerMet100超高强度钢棒坯轧制方法，结合图1，包括S101至S105五个步骤：
S101：将规格为Φ150mm坯料加热至1000℃至1050℃保温后轧制成规格为Φ53mm的坯料，变形量为70％至90％。
具体的，本发明实施例中，规格为Φ150mm坯料的中各化学成分质量百分比如下：C为0.23％至0.25％，Ni为11.0％至12.0％，Co为13.0％至14.0％，Cr：2.9％至3.3％，Mo为1.1％至1.3％，余量为Fe和杂质。将规格为Φ150mm坯料加热至1000℃至1050℃保温后轧制成规格为Φ53mm的坯料，包括：将规格为Φ150mm坯料加热的装炉温度小于等于800℃，以3℃至6℃/min的加热速度升温至1000℃至1050℃，保温时间1h至2h，保温结束后出炉轧制，轧制设定为Φ150mm到Φ53mm，变形量70％至90％进行轧制，轧制结束后物料空冷。
S102：将规格为Φ53mm的坯料加热至1000℃至1050℃保温后轧制成规格为Φ25.5mm的坯料，变形量70％至90％。
具体的，本发明实施例中，将规格为Φ53mm的坯料加热至1000℃至1050℃保温后轧制成规格为Φ25.5mm的坯料，变形量70％至90％，包括：将规格为Φ53mm的坯料进行加热，装炉温度小于等于800℃，以3℃至6℃/min的加热速度升温至1000℃至1050℃，保温时间1h至2h，保温结束后出炉轧制，轧制设定为Φ53mm到Φ25.5mm，变形量70％至90％进行轧制，进行轧制结束后物料空冷得到Φ25.5mm的坯料。
S103：将规格为Φ25.5mm的坯料进行正火热处理。
具体的，本发明实施例中，将规格为Φ25.5mm的坯料进行正火热处理，包括：将规格为Φ25.5mm的坯料加热至900℃，保温时间1h至2h，加热结束后空冷。
S104：将正火热处理后的Φ25.5mm的坯料进行高温回火热处理。
具体的，本发明实施例中，将正火热处理后的Φ25.5mm的坯料进行高温回火热处理，包括：将正火热处理后的Φ25.5mm的坯料加热至680℃，保温时间18h至20h，加热结束后空冷。
S105：将高温回火热处理后的Φ25.5mm的坯料进行机械加工，得到规格为Φ24mm的AerMet100超高强度钢棒坯。
具体的，本发明实施例中，将高温回火热处理后的坯料进行机械加工，得到直径为24mm的AerMet100超高强度钢棒坯，直径为24mm的AerMet100超高强度钢棒坯的晶粒度大于等于8.5级；直径为24mm的AerMet100超高强度钢棒坯的头尾抗拉强度≥2000MPa，断面收缩率≥70％。
下文结合具体实施例介绍一种AerMet100超高强度钢棒坯轧制方法。
图2为Φ24mm棒坯的高倍：(a)头-R/2100×；(b)尾-R/2100×。
如图2所示，发明实施例中晶粒度评级采用GB/T 6394标准，在棒坯头尾R/2分别取样，885℃保温1h后淬火，然后试样抛光腐蚀后用金相显微镜观察组织可看到图2中的(a)和(b)。
发明实施例中拉伸性能测试采用GB/T 228标准，在棒坯头尾R/2分别取样，热处理后测试性能。热处理工艺：885℃，1h，油冷；(-73)℃，60min，空气中回温；482℃，5h，空冷。
实施例
步骤一：采用规格为Φ150mm的坯料，在1000℃至1050℃保温1h至2h后轧制，设置如下条件进行轧制：Φ150mm到Φ53mm，总变形量88％，轧制后空冷；
步骤二：采用规格为Φ53mm的坯料，在1000℃至1050℃保温1h至2h后轧制，设置如下条件进行轧制：Φ53mm到Φ25.5mm，总变形量77％，轧制后空冷；
步骤三：采用规格为Φ25.5mm的坯料进行正火热处理，正火热处理条件为加热至900℃，保温时间1h至2h，加热结束后空冷。
步骤四：将正火热处理后的规格为Φ25.5mm坯料进行高温回火热处理，高温回火热处理的条件为加热至680℃，保温时间18h至20h，加热结束后空冷。
步骤五：将高温回火热处理后的Φ25.5mm的坯料机械加工，得到规格为Φ24mm的AerMet100超高强度钢棒坯。
经测试，通过本发明上述实施例的五个步骤得到规格为Φ24mm的AerMet100棒坯晶粒度在8.5级以上，由于有较细的晶粒和较高的碳含量，使Φ24mm规格的AerMet100钢棒坯的抗拉强度≥2000MPa，断面收缩率≥70％，综合力学性能优良。
本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。
本领域的技术人员能够理解，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种AerMet100超高强度钢棒坯轧制方法，其特征在于，包括如下五个步骤：
步骤一：将规格为Φ150mm坯料加热至1000℃至1050℃保温后轧制成规格为Φ53mm的坯料，变形量为70％至90％；
步骤二：将所述规格为Φ53mm的坯料加热至1000℃至1050℃保温后轧制成规格为Φ25.5mm的坯料，变形量70％至90％；
步骤三：将所述规格为Φ25.5mm的坯料进行正火热处理；
步骤四：将所述正火热处理后的Φ25.5mm的坯料进行高温回火热处理；
步骤五：将高温回火热处理后的Φ25.5mm的坯料进行机械加工，得到规格为Φ24mm的AerMet100超高强度钢棒坯。
2.根据权利要求1所述的一种AerMet100超高强度钢棒坯轧制方法，其特征在于，所述步骤一中规格为Φ150mm坯料的中各化学成分质量百分比如下：C为0.23％至0.25％，Ni为11.0％至12.0％，Co为13.0％至14.0％，Cr：2.9％至3.3％，Mo为1.1％至1.3％，余量为Fe和杂质。
3.根据权利要求1所述的一种AerMet100超高强度钢棒坯轧制方法，其特征在于，所述步骤一中将规格为Φ150mm坯料加热至1000℃至1050℃保温后轧制成规格为Φ53mm的坯料，包括：
将规格为Φ150mm坯料加热的装炉温度小于等于800℃，以3℃至6℃/min的加热速度升温至1000℃至1050℃，保温时间1h至2h，保温结束后出炉轧制，轧制结束后物料空冷。
4.根据权利要求1所述的一种AerMet100超高强度钢棒坯轧制方法，其特征在于，所述步骤二中将所述规格为Φ53mm的坯料加热至1000℃至1050℃保温后轧制成规格为Φ25.5mm的坯料，包括：
将规格为Φ53mm的坯料进行加热，装炉温度小于等于800℃，以3℃至6℃/min的加热速度升温至1000℃至1050℃，保温时间1h至2h，保温结束后出炉轧制，轧制结束后物料空冷。
5.根据权利要求1所述的一种AerMet100超高强度钢棒坯轧制方法，其特征在于，所述步骤三中将所述规格为Φ25.5mm的坯料进行正火热处理，包括：
将所述规格为Φ25.5mm的坯料加热至900℃，保温时间1h至2h，加热结束后空冷。
6.根据权利要求1所述的一种AerMet100超高强度钢棒坯轧制方法，其特征在于，所述步骤四中将所述正火热处理后的Φ25.5mm的坯料进行高温回火热处理，包括：
将所述正火热处理后的Φ25.5mm的坯料加热至680℃，保温时间18h至20h，加热结束后空冷。
7.根据权利要求1所述的一种AerMet100超高强度钢棒坯轧制方法，其特征在于，所述步骤五中规格为Φ24mm的AerMet100超高强度钢棒坯的晶粒度大于等于8.5级。
8.根据权利要求1所述的一种AerMet100超高强度钢棒坯轧制方法，其特征在于，所述步骤五中规格为Φ24mm的AerMet100超高强度钢棒坯的头尾抗拉强度≥2000MPa，断面收缩率≥70％。
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