一种核电站用026Cr18Ni12Mo2N不锈钢锻件及其制造方法与流程

　　本发明涉及不锈钢锻造

　　技术领域：

　　，特别是涉及一种核电站用026cr18ni12mo2n不锈钢锻件及其制造方法。

　　背景技术：

　　：奥氏体不锈钢，是指在常温下具有奥氏体组织的不锈钢，026cr18ni12mo2n不锈钢是奥氏体不锈钢中的一种。钢中含cr约18％、ni8％～25％时，具有稳定的奥氏体组织。奥氏体不锈钢无磁性而且具有高韧性和塑性，具有良好的易切削性，但强度较低。核电站中所用的锻件对026cr18ni12mo2n不锈钢的强度要求较高，需要其具有一定的高强度。现有的026cr18ni12mo2n不锈钢的强度要求不能达到核电站用的锻件要求，因此需要研发一种高强度的026cr18ni12mo2n不锈钢锻件以满足核电站用的要求。技术实现要素：本发明主要解决的技术问题是提供一种核电站用026cr18ni12mo2n不锈钢锻件及其制造方法，能够产生较好的动态再结晶效果，使材料晶粒有效细化，从而增加材料强度。为达到上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种核电站用026cr18ni12mo2n不锈钢锻件，所述的不锈钢锻件含有下列化学成分：0.015％≤c≤0.035％，si≤1％，mn≤2％，p≤0.03％，s≤0.015％，17.2％≤cr≤18.2％，11.6％≤ni≤12.5％，2.25％≤mo≤2.75％，0.05％≤n≤0.08％，cu≤1％，其余为生铁。一种核电站用026cr18ni12mo2n不锈钢锻件的制造方法，包括如下步骤：原材料精炼：将原材料精炼成含有上述化学成分的不锈钢钢锭；锻造：将得到的不锈钢钢锭，用液压机或空气锤锻造成不锈钢锻件，其锻造温度为≤1200℃，且不锈钢锻件在温度1000℃±20℃时发生主变形；锻造经过2～4火次成形，总锻造比≥5，且锻造时更后一个火次的锻造比大于等于总锻造比的20％；更后一个火次的锻造温度为800℃；热处理：将锻造后的不锈钢锻件加热至1050℃～1120℃并保温，再进行水冷，在进行水冷时通过大型水池与外部蓄水池快速循环冷却；检测：通过超声波检测仪、液体渗透检测仪对经过热处理后的不锈钢锻件进行无损检测。优选的，在锻造步骤中，不锈钢钢锭的冒口端去除18％，不锈钢钢锭的水口端去除7％。优选的，在锻造步骤中，锻件回炉加热温度比初次加热温度低10～20℃。优选的，在热处理步骤中，固溶处理的保温时间≤4h。优选的，在热处理步骤后，对不锈钢锻件进行力学性能测试：从经过热处理后的不锈钢锻件取料加工成试样，进行拉伸试验和冲击试验。优选的，所述拉伸试验包括室温拉伸试验和高温拉伸试验。由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列有益效果：提供了一种核电站用026cr18ni12mo2n不锈钢锻件及其制造方法，在化学成分上提高了c和n的含量，调整了cr和ni的含量，在材料成分上提高了不锈钢锻件的强度。在制造方法方面，这样的锻造工艺可以产生较好的动态再结晶效果，终锻时产生的内应力在热处理过程中还可以产生静态再结晶，使材料晶粒有效细化，细化晶粒可以增加材料强度，对于高强度材料是十分有利的。具体实施方式下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。一种核电站用026cr18ni12mo2n不锈钢锻件，所述的不锈钢锻件含有下列化学成分：0.015％≤c≤0.035％，si≤1％，mn≤2％，p≤0.03％，s≤0.015％，17.2％≤cr≤18.2％，11.6％≤ni≤12.5％，2.25％≤mo≤2.75％，0.05％≤n≤0.08％，cu≤1％，其余为生铁。为控制材料的纯净度，降低了p和s元素的含量，控制了b元素的含量，同时提高了c和n的含量，调整了cr和ni的含量，在材料成分上提高了不锈钢锻件的强度，有效提升材料的强度。一种核电站用026cr18ni12mo2n不锈钢锻件的制造方法，包括如下步骤：原材料精炼：通过aod炉(argonoxygendecarburizationfurnace)将原材料精炼成含有上述化学成分的不锈钢钢锭，保证材料纯净度。锻造：将得到的不锈钢钢锭，用液压机或空气锤锻造成不锈钢锻件。其加热保温温度为≤1200℃，避免高温加热产生高温铁素体，这种高温铁素体会对锻件性能产生影响，且无法消除。不锈钢锻件在温度1000℃±20℃时发生主变形，有利于获得较细的晶粒度的锻件，这样的工艺一般可3级晶粒度甚至更细。锻造经过2～3火次成形，对于大型锻件可以增加一个火次。在锻造步骤中，锻件回炉加热温度比初次加热温度低10～20℃，即锻件在下一个火次的加热温度要比在上一个火次的加热温度低10～20℃。更后一个火次的锻造温度为800℃±20℃，也就是终锻温度为800℃±20℃。这样的锻造工艺可以产生较好的动态再结晶效果，终锻时产生的内应力在热处理过程中还可以产生静态再结晶，使材料晶粒有效细化，细化晶粒可以增加材料强度，对于高强度材料是十分有利的。总锻造比为各分锻造比之和，即总锻造比为各火次锻造比之和。该制造方法中，总锻造比≥5，且锻造时更后一个火次的锻造比大于等于总锻造比的20％，也就是更后一个火次的锻造比大于等于1，这样可以有效保证制造出来的026cr18ni12mo2n不锈钢锻件按gb/t6394的规定测定的晶粒度大于等于3级。为进一步减少锻件中的缺陷，增加钢锭的冒口端和水口端的去除量。在锻造步骤中，将不锈钢钢锭的冒口端去除18％，不锈钢钢锭的水口端去除7％。锻造时将坯料充分锻实，消除铸态组织，锻合缺陷。热处理：将锻造后的不锈钢锻件加热至1050℃～1120℃并保温，再进行水冷，在进行水冷时通过大型水池与外部蓄水池快速循环冷却，通过快速水冷使得锻件外形尺寸尽可能接近产品尺寸。为防止奥氏体晶粒在热处理加热时过快长大，固溶处理的保温时间≤4h。该制造方法研究了固溶处理温度、保温时间与固溶效果之间的关系，确保所选择的加热温度和保温时间能获得单一纯净的奥氏体组织，保证锻件较小的晶粒度，且不使奥氏体晶粒度明显长大。性能测试：性能测试在热处理步骤之后，从经过热处理后的不锈钢锻件取料加工成试样，进行拉伸试验和冲击试验。其中，拉伸试验包括室温拉伸试验和高温拉伸试验。检测：无损检测项目为超声波检测和液体渗透检测，通过超声波检测仪、液体渗透检测仪对经过热处理后的不锈钢锻件进行无损检测。实施例不锈钢锻件的化学成分为：c为0.021％，si为0.48％，mn为1.82％，p为0.018％，s为0.008％，cr为17.53％，ni为11.82％，mo为2.53％，n为0.07％，cu为0.8％，其余为生铁。不锈钢锻件通过本发明的制造方法制得：利用aod炉将原材料精炼成含有本实施例中的化学成分的不锈钢钢锭。将得到的不锈钢钢锭，用液压机造成不锈钢锻件。锻造经过3火次成形，3火次的锻造比分别为2、2、1，3火次的加热温度分别为1200℃、1000℃、800℃。将不锈钢钢锭的冒口端去除18％，不锈钢钢锭的水口端去除7％。将锻造后的不锈钢锻件加热至1090℃并保温3.5h，通过大型水池与外部蓄水池快速循环进行水冷。从经过热处理后的不锈钢锻件取料加工成试样，以待做性能试验和无损检测。对比例1不锈钢锻件的化学成分为：c为0.011％，si为0.41％，mn为1.68％，p为0.029％，s为0.031％，cr为19.67％，ni为9.51％，mo为2.11％，n为0.02％，cu为0.82％，其余为生铁。本对比例1中的不锈钢锻件的化学成分与本发明中的化学成分不一致，本对比例1中的不锈钢锻件通过本发明的制造方法制得，其具体制造步骤与对比例相同。将本对比例1中的不锈钢锻件料加工成试样，以待做性能试验和无损检测。对比例2不锈钢锻件的化学成分为：c为0.021％，si为0.48％，mn为1.82％，p为0.018％，s为0.008％，cr为17.53％，ni为11.82％，mo为2.53％，n为0.07％，cu为0.8％，其余为生铁。本对比例2中的不锈钢锻件的化学成分与实施例中的化学成分一致，本对比例2中的不锈钢锻件通过传统的制造方法制得。将本对比例2中的不锈钢锻件料加工成试样，以待做性能试验和无损检测。分别制得100个实施例、100个对比例1和100个对比例2中的不锈钢锻。分别对这300个不锈钢锻件进行同样的性能试验和无损检测。按gb/t228.1对不锈钢锻件进行室温拉伸试验，按gb/t4338对不锈钢锻件进行高温(350℃)拉伸试验。按gb/t229对不锈钢锻件进行冲击试验。按nb/t20004-2011对不锈钢锻件进行晶间腐蚀试验，试样经700℃±10℃保温30分钟，保温后的试样在炉内以60℃±5℃/h的速度缓冷至500℃出炉，在空气中冷到室温敏化处理。按gb/t10561对不锈钢锻件进行非金属夹杂物b检测。按gb/t6394对不锈钢锻件进行晶粒度b检测。按nb/t20003对不锈钢锻件进行超声波检验(ut)c检测。按nb/t20003.4对不锈钢锻件进行液体渗透(pt)检测。性能试验(拉伸强度和屈服强度)的结果分别按100个实施例、100个对比例1和100个对比例2中的不锈钢锻取平均值，如表1所示。无损检测的结果分别按100个实施例、100个对比例1和100个对比例2中的不锈钢锻的合格率，如表2所示。表1实施例、对比例1和对比例2中不锈钢锻的性能试验的结果试验项目标准值实施例对比例1对比例2室温rp0.2(mpa)≥220278235246室温rm(mpa)≥520597562578室温a％≥4554.55255高温rp0.2(mpa)≥135180149151高温rm(mpa)≥445486421452表2实施例、对比例1和对比例2中不锈钢锻的无损检测的结果检测项目检测方法实施例对比例1对比例2晶间腐蚀nb/t2000499.4％83.5％72.6％非金属夹杂物bgb/t1056198.9％82.9％75.1％晶粒度bgb/t639499.3％95.1％73.3％超声波检验nb/t20003.299.1％80.7％70.7％液体渗透(pt)nb/t20003.498.7％78.6％72.1％将本发明的实施例1与对比例1、2进行比较，得出如下结论：对于对比例1，由于采用了传统化学成分，力学性能指标中室温拉伸和高温拉伸较实施例大幅降低，说明化学成分调整对力学性能提升产生较好效果。由于化学成分之外的其他制备方法没有改变，晶粒度、产品表面缺陷和内部缺陷与实施例相差不大。对于对比例2，采用了实施例中的化学成分，但由于采用了传统锻造和热处理工艺，晶粒度没有得到明显细化，锻合和消除缺陷效果不佳，力学性能较实施例稍低，非金属夹杂物、超声波检测和渗透检测通过率明显低于实施例。说明制造工艺的调整和优化对力学性能和其他性能提升产生较好效果。由于传统工艺锻造比较小，对锻件锻透和压实效果没有实施例好，所以超声波检测时发现多处大于2mm的缺陷。从检测数据可以看出，由于实施例采用了本发明的化学成分和制造工艺，基于上述本发明化学成分和制造工艺的优点，使用实施例生产的锻件性能优异，锻件性能指标远超传统工艺生产的锻件，锻件无损检测中发现的缺陷数量和尺寸也远优于传统工艺，实施例工艺比传统工艺有更好的效果，实施例成分比传统化学成分具有更好的力学性能。以上仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的**范围，凡是利用本发明说明书所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的

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