核电用1Cr15Ni36W3Ti合金棒材热处理方法的优化与流程

　　本发明属于金属材料制造领域，具体涉及核电用1cr15ni36w3ti合金锻材、轧制棒材制造方法。

　　背景技术：

　　本合金属于铁镍基热强型合金，原俄罗斯牌号为з612、хн35вт。该合金为单项奥氏体组织，通过铬、钨元素进行为固溶强化，合金中较高含量的锰起到抗氧化作用，适当含量的钛元素有利于γ′相的形成，有利于提高合金的室温及高温强度。由于该合金具有良好的热强性，650℃温度下的持久性能可达5万小时～10万小时，主要用于燃气轮机叶片、圆盘、转子及连接件。此外，由于其良好的高温稳定性，可用于制造第四代核电中的紧固件、连接件等器件。合金生产的主要难点：1cr15ni36w3ti合金已在俄罗斯作为核电材料生产，但由于技术保密，无法获得有相关的技术材料。因此，该合金作为核电材料**在国内生产，没有可以借鉴的生产工艺及参考文献。

　　技术实现要素：

　　本发明公开核电用1cr15ni36w3ti合金锻材、轧制棒材制造方法，目的是通过采取非真空感应+电渣重熔冶炼工艺，控制锻造及轧制的加热温度及变形量，提高合金的室温及高温强度。

　　本发明采取以下技术方案：

　　1、工艺路线：

　　1)非真空感应炉冶炼→电渣重熔冶炼→3150t快锻机开坯→1800t精锻机锻制棒材→成品热处理→精整→探伤→表面检验→包装；

　　2)非真空感应炉冶炼→电渣重熔冶炼→3150t快锻机开坯→1800t精锻机开坯→坯料精整→轧制棒材→成品热处理→精整→探伤→表面检验→包装

　　2、具体工艺措施：

　　1)冶炼

　　合金采用非真空感应+电渣重熔炼工艺生产，电渣锭尺寸为成品化学成分符合表1规定。

　　表1

　　2)3150t快锻开坯

　　锻造开坯尺寸为锻制棒材的210mm八角坯，锻造开坯过程中要求加热温度为1020℃～1060℃，单锤压下控制在60mm～80mm，加工比达到3～5，锻造终锻温度为800℃～820℃。

　　3)1800t精锻开坯/成材

　　开坯及成材过程要求加热温度为1010℃～1030℃，总变形量为30％～50％，锻造终锻温度为830℃～850℃。

　　4)坯料精整

　　对棒坯进行表面精整处理,表面进行全表面磨光，确保棒坯表面质量满足后续轧制要求。

　　5)轧制

　　棒材轧制加热温度为1020℃～1040℃，加热过程中保证坯料温度均匀，终轧温度为850℃～880℃。

　　6)成品热处理

　　成品热处理制度为：固溶温度控制在1080℃～1100℃，保温时间为30分钟后水冷；时效温度控制在690℃～710℃，保温时间50h后空冷。

　　本发明创新点：

　　1)采用非真空感应+电渣的冶炼方法，通过合金中碳化物的弥散强化提高合金在室温及高温下的强度。

　　2)锻造开坯、锻造成材及轧制加热温度分别控制在1020℃～1060℃、1010℃～1030℃及1020℃～1040℃范围内，可获得较为细小的晶粒；终锻、锻造成材终锻及终轧温度分别控制在800℃～820℃、830℃～850℃及850℃～880℃范围内，可使晶粒发生再结晶，保证合金具有良好的遗传性。

　　3)快锻机开坯过程的单锤压下量控制为60mm～80mm，加工比达到3～5，精锻总变形量控制为30％～50％。合理的加工比及变形量有利于均匀合金内部组织，有效避免粗晶及混晶现象，有利于提高合金组织性能的均匀一致性。

　　本发明的有益效果：填补了国内的1cr15ni36w3ti合金的生产工艺空白，提高1cr15ni36w3ti合金的室温及高温性能，且成功应用于国内核电设备的制造。

　　具体实施方式

　　下面通过实施例详述本发明。

　　实施例1

　　轧制棒材成品规格：φ50mm

　　合金经非真空感应炉+电渣重熔冶炼成锭，化学成分见表2。

　　表2

　　钢锭经3150t快锻机开坯至210mm八角坯，开坯**火加热温度为1060℃，第二火加热温度为1020℃，开坯单锤压下60mm，加工比为3，快锻终锻温度为800℃；1800t精锻开坯加热温度为1020℃，总变形量为30％，表面良好，精锻终锻温度为850℃。

　　棒坯经磨光后保证表面无缺陷，供轧钢进行轧制。轧制**火加热温度为1040℃，第二火加热温度为1020℃，加热过程中坯料温度均匀，终轧温度为850℃～880℃。

　　轧制后棒材进行成品热处理，在1090℃保温30min后水冷，时效温度700℃保温时间50h后空冷。

　　棒材成品热处理后精整、探伤、经表面检验合格后包装。

　　棒材成品室温力学性能检验结果见表3。

　　表3

　　棒材成品高温力学性能检验结果见表4。

　　表4

　　实施例2

　　锻制棒材成品规格：φ140mm

　　合金经非真空感应炉+电渣重熔冶炼成锭，化学成分见表5，

　　表5

　　钢锭经3150t快锻机开坯至210mm八角坯，开坯**火加热温度为1060℃，第二火加热温度为1020℃，开坯单锤压下80mm，加工比为5，快锻终锻温度为820℃；1800t精锻开坯加热温度为1030℃，总变形量为50％，表面良好，精锻终锻温度为830℃。

　　锻制后棒材进行成品热处理，在1090℃保温3030min后水冷，时效温度700℃保温时间50h后空冷。

　　棒材成品热处理后精整、探伤、经表面检验合格后包装。

　　棒材成品室温力学性能检验结果见表6。

　　表6

　　棒材成品高温力学性能检验结果见表7。

　　表7