一种新型耐热合金钢热疲劳性能的热处理工艺的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于耐热钢技术领域，特指一种新型耐热合金钢热疲劳性能的热处理工 艺。
【背景技术】
[0002] 絡媒系奧氏体耐热合金钢的固溶处理目的，是使铸态下得到的粗大的强化相(碳 化物、氮化物、测化物W及各种金属间化合物等）重新溶解在奧氏体中，固溶处理温度在 1100~118(TC之间，并视其钢种而异，在固溶保温后可用水浑或空冷得到奧氏体组织，送 种奧氏体是含碳及合金元素达到过饱和程度的组织，处于不平衡状态，随后进行时效处理， 使强化相W弥散状态析出，时效温度应根据钢的化学成份和使用条件而定，对于在高温下 较短期内工作的铸件，可采用较低(低于工作温度）的时效温度，W充分发挥其强化效果，而 得到较高的强度；对于在高温下长时期工作的铸件，则应采用较高的时效温度(超过工作温 度50~10(TC )，送样得到的强度虽然较低，但是钢的组织稳定，在长期的使用过程中性能 不会发生明显的变化。本发明开发出一种新型耐热合金钢热疲劳性能的热处理工艺。
【发明内容】
[0003] -种新型耐热合金钢热疲劳性能的热处理工艺，其特征为，对成分为，C为0. 2~ 0. 45wt%，Cr 为 16 ~18 wt%，Ni 为 18 ~20wt%，Μη 为 2 ~4wt%，W 为 2 ~4wt%，Mo 为 2 ~ 4wt%，Si为1. 5~2. 5wt%，N为0. 1~0. 4 wt%，复合稀±变质剂0. 3~0. 8wt% (复合稀 上变质剂成分为，CelO~15wt%、LalO~15wt%、孔7~9wt%、Dy 6~8wt%、Nd 4~ 6wt%、Ho 3 ~5wt%、Υ巧b+Gd巧r+Tm+Lu+Sc+Pr 为 8 ~16wt%、Ti2 ~4wt%，V2 ~4wt%，W 1~3wt%、Bal~3wt%、余为铁。）余量为铁的材料，在中频感应电炉中冶炼，其冶炼工艺与普 通耐热钢相同，冶炼后德注成铸态试样，然后进行热处理，固溶处理温度为1020 - 112(TC， 保温2小时后进行空冷，时效温度为720 - 78(TC，保温2. 5小时，再降至650 - 67(TC，保 温1小时，空冷。固溶处理所用设备为箱式电组炉，时效处理采用的是井式电组炉。
[0004]
【附图说明】 图1热疲劳试样尺寸图
【具体实施方式】 实施例。
[0005] 对成分为；C 为 0. 25 ~0. 35wt%，Cr 为 16. 5 ~17. 5 wt%，Ni 为 18. 5 ~19. 5wt%，Μη 为 2. 5 ~3. 5wt%，W 为 2. 5 ~3. 5wt%，Mo 为 2. 5 ~3. 5wt%，Si 为 1. 8 ~2. 2wt%，N 为 0. 2 ~ 0. 3wt%，复合稀±变质剂0. 6wt%(复合稀±变质剂成分为，CelO~15wt%、LalO~15wt%、 孔7 ~9wt%、Dy 6 ~8wt%、Nd 4 ~6wt%、Ho 3 ~5wt%、Y+Tb+Gd巧r+Tm+Lu+Sc+Pr 为 8~16wt%、Ti2~4wt%，V2~4wt%，W 1~3wt%、Bal~3wt%、余为铁。）余量为铁的材料， 在中频感应电炉中冶炼，其冶炼工艺与普通耐热钢相同，冶炼后德注成铸态试样，然后进行 热处理，固溶处理温度为1050 - 108(TC，保温2小时后进行空冷，时效温度为740 - 76(TC， 保温2. 5小时，再降至650 - 67(TC，保温1小时，空冷。固溶处理所用设备为箱式电组炉， 时效处理采用的是井式电组炉。热处理后取样进行2(TC~80(TC冷热循环热疲劳实验，热 疲劳试样尺寸如图1所示。热疲劳性能见表1。
[0006] 采用电阻炉加热自约束热疲劳试验机进行热疲劳试验。热疲劳试样装卡在立方卡 具的四个侧面，保证每块试样的加热与冷却位置一致。通过传动装置上下垂直运动，从而达 到试样加热W及冷却的自动化完成。采用设时自控，热电偶测量并控制温度。试样在室温 25Γ至80(TC之间进行加热与冷却的热循环。采用计数器进行自动计数。调整并保持炉温 80(TC，水温2(TC (流动自来水)。快速加热试样。加热、冷却一次作为一个循环，每次循环 加热时间为120s，入水冷却时间为5s，直至预定循环次数。对于研究热疲劳裂纹萌生的试 样，每循环400次，取下试样，抛光去除表面氧化膜，测量表面裂纹长度，W 0. 1mm作为裂纹 萌生长度，记下试样裂纹萌生循环次数。观察并对裂纹的萌生位置照相。对于研究热疲劳 裂纹扩展的试样，每循环200次，取下试样，抛光并观察。确定裂纹已经萌生后，每循环200 次观察裂纹并对能反映裂纹扩展路径特征的位置照相。
[0007] 对比例 对普通耐热钢冶炼后德注成铸态试样，然后进行热处理，固溶处理温度为1020 - 108(TC，保温2小时后进行空冷，时效温度为720 - 78(TC，保温2. 5小时，空冷。固溶处理 所用设备为箱式电组炉，时效加热采用的是井式电组炉。热处理后取样进行2(TC~80(TC 冷热循环热疲劳实验，热疲劳试样尺寸如图1所示。热疲劳性能见表1。
[0008] 采用电阻炉加热自约束热疲劳试验机进行热疲劳试验。热疲劳试样装卡在立方卡 具的四个侧面，保证每块试样的加热与冷却位置一致。通过传动装置上下垂直运动，从而达 到试样加热W及冷却的自动化完成。采用设时自控，热电偶测量并控制温度。试样在室温 25Γ至80(TC之间进行加热与冷却的热循环。采用计数器进行自动计数。调整并保持炉温 80(TC，水温2(TC (流动自来水)。快速加热试样。加热、冷却一次作为一个循环，每次循环 加热时间为120s，入水冷却时间为5s，直至预定循环次数。对于研究热疲劳裂纹萌生的试 样，每循环400次，取下试样，抛光去除表面氧化膜，测量表面裂纹长度，W 0. 1mm作为裂纹 萌生长度，记下试样裂纹萌生循环次数。观察并对裂纹的萌生位置照相。对于研究热疲劳 裂纹扩展的试样，每循环200次，取下试样，抛光并观察。确定裂纹已经萌生后，每循环200 次观察裂纹并对能反映裂纹扩展路径特征的位置照相。
[0009] 通过对实施例和对比例检测后，从表1中可W看出，在进行到10000次的时候，普 通耐热钢热疲劳裂纹在长度、宽度及深度等方面开始发展，但新型耐热合金钢尚未萌生裂 纹；进行到25000次时，普通耐热钢裂纹变得更加粗大，裂纹尖端的分枝继续择优扩展，且 普通耐热钢裂纹的缝隙内出现明显的氧化迹象；到35000次时，各个试样均出现裂纹并扩 展，普通耐热钢裂纹已达到9. 97 - 12. 64mm，但新型耐热合金钢裂纹仅为0. 91mm。而且新 型耐热合金钢裂纹扩展较为均衡，主裂纹相对其他组织扩展较慢。
[0010] 表1热疲劳实验数据
【主权项】
1. 一种新型耐热合金钢热疲劳性能的热处理工艺，其特征为，对成分为，C为0.2~ 0· 45wt%，Cr 为 16 ~18 wt%，Ni 为 18 ~20wt%，Μη 为 2 ~4wt%，W 为 2 ~4wt%，Mo 为 2 ~ 4wt%，Si为1. 5~2. 5wt%，N为0· 1~0· 4 wt%，复合稀土变质剂0· 3~0· 8wt%，余为铁； 复合稀土变质剂成分为，CelO~15wt%、LalO~15wt%、Yb7~9wt%、Dy 6~8wt%、 Nd 4 ~6wt%、Ho 3 ~5wt%、Y+Tb+Gd+Er+Tm+ Lu+Sc+Pr 为 8 ~16wt%、Ti2 ~4wt%,V2 ~ 4wt%，W 1~3wt%、Bal~3wt%、余量为铁；在中频感应电炉中冶炼，其冶炼工艺与普通耐热 钢相同，冶炼后浇注成铸态试样，然后进行热处理，固溶处理温度为1020 - 1120°C，保温2 小时后进行空冷，时效温度为720 - 780°C，保温2. 5小时，再降至650 - 670°C，保温1小 时，空冷；固溶处理所用设备为箱式电组炉，时效处理采用的是井式电组炉。2. 根据权利要求1所述一种新型耐热合金钢热疲劳性能的热处理工艺，成分可优选 为，C 为 0· 25 ~0· 35wt%，Cr 为 16. 5 ~17. 5 wt%，Ni 为 18. 5 ~19. 5wt%。3. 根据权利要求1所述一种新型耐热合金钢热疲劳性能的热处理工艺，成分可优选 为，Μη 为 2. 5 ~3. 5wt%，W 为 2. 5 ~3. 5wt%，Mo 为 2. 5 ~3. 5wt%。4. 根据权利要求1所述一种新型耐热合金钢热疲劳性能的热处理工艺，成分可优选 为，Si 为 1. 8 ~2. 2wt%，N 为 0· 2 ~0· 3wt%。5. 根据权利要求1所述一种新型耐热合金钢热疲劳性能的热处理工艺，复合稀土变质 剂加入量可优选为：〇. 6wt%。6. 根据权利要求1所述一种新型耐热合金钢热疲劳性能的热处理工艺，固溶处理温度 为1050 - 1080°C，保温2小时后进行空冷，固溶处理所用设备为箱式电组炉。7. 根据权利要求1所述一种新型耐热合金钢热疲劳性能的热处理工艺，时效温度为 740 - 760°C，保温2. 5小时，再降至650 - 670°C，保温1小时，空冷，时效处理采用的是井 式电组炉。
【专利摘要】一种新型耐热合金钢热疲劳性能的热处理工艺，属于耐热钢技术领域，其特征为，对成分为，C为0.2～0.4wt%，Cr为16～18wt%，Ni为18～20wt%，Mn为2～4wt%，W为2～4wt%，Mo为2～4wt%，Si为1.5～2.5wt%，N为0.1～0.4wt%，复合稀土变质剂0.3～0.8wt%，余量为铁的材料，在中频感应电炉中冶炼，其冶炼工艺与普通耐热钢相同，冶炼后浇注铸态试样，固溶处理温度为1020－1080℃，保温2小时后进行空冷，时效温度为720－780℃，保温2.5小时，再降至650－670℃，保温1小时，空冷。固溶处理所用设备为箱式电组炉，时效处理采用的是井式电组炉。
【IPC分类】C22C38/58, C22C30/00
【公开号】CN105586544
【申请号】CN201410565594
【发明人】司松海, 李晓薇, 齐克尧, 陆松华
【申请人】镇江忆诺唯记忆合金有限公司
【公开日】2016年5月18日
【申请日】2014年10月22日