一种含钨马氏体不锈钢的锻造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种含钨马氏体不锈钢的锻造方法。
【背景技术】
[0002] 含钨马氏体不锈钢，典型的例如10CrllCo3W3NiMoVNbNB(Co3W3)、 12Crl0Co3W2NiMoVNbNB(Co3W2)、lCrl0Co3MoWVNbNB(Co3W)等钢种，属于620°C 超超临界汽 轮机组用材。该类材料化学元素主要特点为Si、Al含量要求很低(Co3W3、Co3W2、Co3W要求Si < 0 · 10%、A1 < 0 · 015% )，其易烧损元素 B含量范围较窄（Co3W3要求B 0 ·01-0 ·04%，Co3W2 要求B 0 · 0025-0 · 0065 %，Co3W要求B 0 · 003-0 · 008 % )。该类材料含易偏析元素 W(Co3W3的W 为2.4-3.0 % )，钢坯凝固过程中枝晶间W的偏析会析出Fe2W(Laves)相，而这种因枝晶间W偏 析产生的Laves相在钢坯中基本上是无法消除的，在后续的热加工过程中也很难消除。另 外，由于B具有良好的强化晶界的作用，其能显著提高材料高温力学性能，因此冶炼含钨马 氏体不锈钢坯时常常会加入B，但是在热加工和冶炼的过程中（1000°C以上），B的存在会大 大地提高材料过热敏感性，使得消除含B含钨马氏体不锈钢中的Laves相更加困难。
[0003] 2006年我国开始进行该类材料国产化时未对高倍组织提出Laves相的要求，2010 年以后，一些行业和企业开始对该类材料的标准提出了 "500倍下不允许有Laves相存在"的 要求。目前，国内的现有技术还无法实现该标准，而国外的现有技术通常是在钢坯的冶炼过 程中设法消除Laves相，还没有关于如何在锻造过程中消除含钨马氏体不锈钢坯中的Laves 相的技术。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是克服现有的含钨马氏体不锈钢的锻造技术中难以消除钢坯中的 Laves相的问题，提供了一种含钨马氏体不锈钢的锻造方法，使锻造出的含钨马氏体不锈钢 满足"500倍下不允许有Laves相存在，晶粒度细于4级，铁素体< 1.5面积％"的要求。
[0005] 本发明的发明人经过深入研究发现，通过将含钨马氏体不锈钢坯依次进行快锻、 第一精锻、第一冷却、固溶、水淬、第二精锻和第二冷却的步骤，并控制其中的某些过程和参 数，可以消除含钨马氏体不锈钢坯中的Laves相，并使锻造出的含钨马氏体不锈钢同时满足 晶粒度细于4级，铁素体< 1.5面积％的要求。
[0006] 为了实现上述目的，本发明提供一种含钨马氏体不锈钢的锻造方法，该方法包括 将含钨马氏体不锈钢坯依次进行以下步骤：
[0007] (1)快锻:将含钨马氏体不锈钢坯进行加热，然后依次进行纵向锻击和横向锻击；
[0008] (2)第一精锻:将快锻之后的含钨马氏体不锈钢坯进行横向锻击；
[0009] (3)第一冷却:包括三个阶段的冷却过程，第一阶段为空冷，第二阶段为缓冷，第三 阶段为空冷；
[0010] (4)固溶和水淬:将第一冷却后的含钨马氏体不锈钢坯依次进行固溶和水淬；
[0011] (5)第二精锻:控制开锻温度为900-1000°C，然后进行横向锻击至最终的变形量为 20-40% ；
[0012] (6)第二冷却:包括三个阶段的冷却过程，第一阶段为空冷，第二阶段为缓冷，第三 阶段为空冷。
[0013] 本发明的锻造方法与现有技术相比的优势在于:现有技术目前无法实现在锻造过 程中消除含钨马氏体不锈钢坯中的Laves相，而本发明解决了这个问题，同时确保了锻造出 的含钨马氏体不锈钢的晶粒度细于4级，铁素体< 1.5面积％，且晶相组织均匀。
[0014] 本发明的其它特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【附图说明】
[0015] 附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具 体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
[0016] 图1是根据实施例1的锻造方法得到的成本钢的光学显微镜照片。
[0017] 图2是根据实施例2的锻造方法得到的成本钢的光学显微镜照片。
[0018] 图3是根据实施例3的锻造方法得到的成本钢的光学显微镜照片。
[0019] 图4是根据实施例4的锻造方法得到的成本钢的光学显微镜照片。
[0020] 图5是根据对比例1的锻造方法得到的成本钢的光学显微镜照片。
[0021] 图6是根据对比例2的锻造方法得到的成本钢的光学显微镜照片。
【具体实施方式】
[0022] 以下对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体 实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0023] 本发明提供了一种含钨马氏体不锈钢的锻造方法，该方法包括将含钨马氏体不锈 钢坯依次进行以下步骤：
[0024] (1)快锻:将含钨马氏体不锈钢坯进行加热，然后依次进行纵向锻击和横向锻击；
[0025] (2)第一精锻:将快锻之后的含钨马氏体不锈钢坯进行横向锻击；
[0026] (3)第一冷却:包括三个阶段的冷却过程，第一阶段为空冷，第二阶段为缓冷，第三 阶段为空冷；
[0027] (4)固溶和水淬:将第一冷却后的含钨马氏体不锈钢坯依次进行固溶和水淬；
[0028] (5)第二精锻:控制开锻温度为900_1000°C，然后进行横向锻击至最终的变形量为 20-40% ；
[0029] (6)第二冷却:包括三个阶段的冷却过程，第一阶段为空冷，第二阶段为缓冷，第三 阶段为空冷。
[0030]在本发明中，相对于100重量份的含钨马氏体不锈钢坯，Laves相的含量可以为 0.1-1重量份，妈的含量可以为1.5-4重量份;优选地，相对于100重量份的含妈马氏体不锈 钢坯，Laves相的含量为0.4-1重量份，钨的含量为2.4-3重量份。本发明的方法更适用于锻 造含硼的含钨马氏体不锈钢坯，相对于100重量份的含钨马氏体不锈钢坯，硼的含量可以为 0.0025-0.04重量份，优选为0.01-0.04重量份。
[0031]在本发明中，所述含钨马氏体不锈钢可以为常规的含钨的马氏体不锈钢，优选为 属于超超临界汽轮机组用材的含钨马氏体不锈钢，例如可以为10CrllCo3W3NiMoVNbNB钢 (Co3W3)、12Cr 10Co3W2NiMoVNbNB钢（Co3W2)或lCr 10Co3MoWVNbNB钢（Co3W)，更优选为 Co3W3〇
[0032]在本发明中，所述含钨马氏体不锈钢坯的形状没有特别的限定，例如可以为模块 或圆棒，优选为圆棒;所述圆棒的尺寸没有特别的限定，例如可以为横截面直径300-800_ 的圆棒，优选为横截面直径500-600mm的圆棒。
[0033]根据本发明，在步骤（1)中，所述快锻的条件包括:所述加热的温度可以为1160-1180°C，优选为1165-1175°C，开锻温度可以为1050-1150°C，优选为1050-1120°C。为了满足 所述开锻温度，可以将含钨马氏体不锈钢坯加热，加热所用的设备和方法没有特别的限定， 可以为本领域常规的在炼钢时用于加热钢坯的设备和方法，例如可以采用普通的加热炉。 在本发明中，所述开锻温度指的是钢坯表面的测试温度。
[0034]根据本发明，在步骤（1)中，所述快锻的条件还包括:锻压力可以为20-50MN，优选 为40-50MN。所述快锻可以采用快锻机进行，快锻机的型号没有特别的限定，能够提供快锻 所需的压力即可，例如为20-50MN快锻机优选为40-50MN的快锻机。40-50MN快锻机是指其额 定工作压力为45MN，其最大工作压力为50MN，实际锻造中可根据工件规格选择< 45MN的任 意压力值。
[0035] 根据本发明，在步骤（1)中，先将加热后的含钨马氏体不锈钢坯进行纵向锻击，所 述纵向锻击包括控制最终变形量为30-50 %，优选为35-45 %。
[0036] 根据本发明，在步骤（1)中，将含钨马氏体不锈钢坯进行纵向锻击后，对其进行横 向锻击，所述横向锻击包括控制最终变形量为35-70 %。
[0037] 在本发明中，需要特别说明的是，本发明所述的最终变形量，通常指的是单一过程 前后形变的百分比，即最终变形量=I单一过程后的截面积-单一过程前的截面积I +单一 过程前的截面积，所述截面积指的是平行于受力方向的截面的面积，所述单一过程是指连 续进行的同一个工艺，例如同一方向的连续快锻属于单一过程，纵向和横向的快锻不属于 单一过程，快锻和精锻不属于单一过程;需要注意的是，例外情况是：由于快锻分为纵向锻 击和横向锻击，而纵向锻击后的中间状态难以测定，因此快锻的横向锻击的最终变形量以 纵向锻击前的钢坯为基准，即快锻的横向锻击的最终变形量=(纵向锻击前的截面积-横向 锻击后的截面积纵向锻击前的截面积。
[0038]根据本发明，在步骤(2)中，所述第一精锻的条件包括:开锻温度可以为1050-1150 °c。为了满足所述开锻温度，可以在开锻前先将含钨马氏体不锈钢坯进行加热，所述加热包 括:将含钨马氏体不锈钢坯第一阶段在1150-1200°C下保持6-20小时，第二阶段降温30-80 °C，并在降温后的温度下保持1-3小时;