奥氏体不锈钢锻件锻造
06Cr19Ni9NbN为奥氏体不锈钢, 因其具有优良的耐蚀性、耐热性、低温强度及力学特性而使用广泛。此种钢锻造温度区间小，加工硬化严重，锻造难度大，我厂设备面临巨大挑战，锻后需经固溶处理，以保证机械强度、延展性、制造工艺性。 公司承揽06Cr19Ni9NbN不锈钢锻件为核电产品，具体包括原材料采购、加热锻造、固溶处理、性能检测等工序。我单位重点工作是通过实验室试验、试验件试制和批量生产，研制出一套成熟的化学成分控制方案（针对此次产品的工作环境和对产品的特殊要求，我们对材料成分进行了内控）及加热、锻造、固溶处理工艺，为分公司后期深入开展06Cr19Ni9NbN不锈钢锻件市场打下基础，为细长不锈钢锻件锻造积累经验。 材料06Cr19Ni9NbN化学成分参照GB/T1220 -2007中要求如表1所示。06Cr19Ni9NbN固溶处理后，用户要求力学性能值满足σs≥380 MPa ，Rm≥700MPa， 硬度≤250HBW。锻后固溶处理。超声波探伤符合JB/T5000.15-2007中Ⅱ级标准。
单位采购的原材料为某钢厂锻圆，具体化学成分检测如表1所示，锻圆状态如图1所示。
原材料低倍检测结果如表2 所示。白点：无。残余缩孔：无。皮下气泡、裂纹、翻皮、非金属夹杂及夹渣、异金属夹杂物：无。断口：0A/0A级。原材料高倍检测结果如表3所示。
①为防止出现裂纹，锻造时不允许用上下平砧进行锻造，使用上平下V砧生产，如图4、图5所示。②第一火锻造时压下量一定要小压下量快锻，在锻造最后一火时锻造比达到1.5以上。③严格控制始、终锻温度，并用手持式测温仪现场测，发现温度低于终锻温度，应及时入炉。④此批产品中的光轴长径比为21~30，由于直径小，长度大，锻造过程中要防止弯曲，及时矫直。⑤生产人员严格执行锻造工艺，检验人员及时、全面、准确做好过程记录。
锻造余热固溶处理，在减少能源损耗、缩短生产周期方面具有重要意义。考虑到06Cr19Ni9NbN含碳量偏低，固溶温度取下限，且温度过高，会使铌的碳化物过度溶解，冷却时可能导致奥氏体中形成贫Cr区，影响抗腐蚀性能，所以固溶温度定为1020℃（见图6）。工艺保温时间比较长，这是考虑到固溶处理的主要目的是使碳化物充分溶解，并在常温下保留在奥氏体中。
固溶处理后，根据粗加工图在指定部位套取试样并进行性能检测、高低倍检测、硬度检测等，均达到用户要求， 结果如表4 所示。蓝图要求：ReL≥380MPa，Rm≥700MPa，HBW≤250。
图7、图8为金相图片，根据理化检定中心出具的报告可知，基体为奥氏体组织，基体上分布有弥散的颗粒状碳化物，比较理想。部分晶粒呈孪晶分布，奥氏体基体上分布的条粒状物质是铁素体，铁素体被腐蚀后成黑色。其容易在高温加热后缓冷的条件下产生，由于我单位是用循环水激冷至室温，所以铁素体含量不算太多。少量（5%～20%）铁素体沿晶界分布时，对防止晶间腐蚀有好处，因为铁素体中含铬量较高，且铬的扩散比较容易，可使晶界两边的贫铬现象大为改善。
毛坯经锻造、粗加工、固溶处理合格交货后，其中两件用户在后续机加工过程中，产生机加工热应力导致弯曲变形。 06Cr19Ni9NbN不锈钢在后续机加工过程中，局部状态的加工会产生大量的热量，让工件表面短时间加热，而受到工具的固定而无法扩张，势必会产生应力，为尽可能将此种应力降到最低应适当减小进给量，合理控制进刀速度，特别是类似于此次长径比较大的工件。
（ 1 ） 不锈钢标准G B/T1220—2007中对06Cr19Ni9NbN成分的控制比较宽泛，在实际生产过程中要根据产品的使用环境、性能要求等对原材料成分进行控制会有事半功倍的效果。
（2）06Cr19Ni9NbN不锈钢加工硬化严重，锻造难度大，这在实际锻造中我们深刻体会到，特别是此次锻件外径小，变形量大。虽然对此我们早有准备，但在锯切、锻造、粗加工吊孔，甚至是机加工过程中遇到的种种困难超出了我们的预料。06Cr19Ni9NbN不锈钢多种合金元素共同作用造成的强化是一方面，但是变形过程中产生的加工硬化应该是更为重要的一面，我单位在这个方向的研究会继续深入。
【 返回 】 | 【 打印 】 | 【 关闭窗口 】
