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904L不锈钢锻件热处理防变形的方法与流程

发布时间:2019-02-18来源:作者:

大型904L不锈钢锻件在固溶时很容易发生变形,为了保证成品尺寸,需要增加加工余量,这样做不仅增加了原材料和成本,加工余量的加大还影响了本体的固溶效果。如何通过改进热处理工艺,而避免或降低大型奥氏体不锈钢环锻件热处理变形,是本发明需要解决的技术问题。技术实现要素:本发明就是针对上述存在的缺陷而提供一种大型奥氏体不锈钢环锻件热处理防变形的方法。本发明通过调整热处理的顺序和工艺参数,使用专用的热态吊装工装、专用的冷却搅拌和循环系统,降低了大型不锈钢环锻件的变形程度,与现有技术相比,本发明在降低成本的同时保证了本体的固溶效果。本发明的一种大型奥氏体不锈钢环锻件热处理防变形的方法技术方案为,包括以下步骤:(1)原材料复验;(2)根据锻造工艺确定的料坯规格和尺寸,进行下料;(3)料坯加热;(4)自由锻:对加热后的料坯实施镦粗、冲孔、扩孔;(5)904L不锈钢锻件辗环:对二次回炉的锻坯,利用卧式辗环机对锻坯实施辗环;(6)消除应力处理:依据热处理工艺对环锻件进行消除应力热处理;消除锻造过程中形成的内应力,防止固溶时形成内应力的叠加,为防止晶粒长大消除应力的热处理温度为880℃±10℃,出炉后进行冷却,防止铬的碳化物的晶间析出;(7)粗车:对消除应力后的锻件,依据粗车尺寸和图纸,实施粗车;(8)固溶:依据固溶工艺,对粗车后的环锻件实施固溶热处理,热处理加热设置多个等温点进行等温;(9)NDT检测:对固溶后并进行粗车的环形锻件,依据NDT检测标准和验收等级实施NDT检测;(10)取样检测:对固溶处理后的环形锻件实施取样和力学性能检测;(11)精车:对经力学性能检测合格的环形锻件,依据成品图纸,实施精车。步骤(6)中的热处理工艺依次包括以下步骤:①温度小于等于100℃的锻件以≤60℃/h的速率升温到350±10℃并保温3h-8h;②以≤60℃/h的速率升温到650±10℃并保温3h-8h;③以≤60℃/h的速率升温到880±10℃并保温,保温时间依据环形锻件的厚度加以确定,具体方式如下:t=k·d其中,t为保温时间,单位min;k为系数,取值范围为2.0-2.5min/mm;d为环形锻件的厚度,单位mm。④采用风冷+喷雾的方式降温到≤540℃然后进行空冷。步骤(8)中固溶热处理具体步骤为:①将锻件以≤60℃/h的速率升温到350±10℃并保温3h-8h;②以≤60℃/h的速率升温到650±10℃并保温0.5h-1.5h;③以≤80℃/h的速率升温到900±10℃并保温5h-10h;④按全功率升温至锻件实体温度达到1060±10℃并保温h;t=k·d其中,t为保温时间,单位min;k为系数,取值范围为2.2-2.8min/mm;d为环形锻件的厚度,单位mm。⑤采用水冷的方式降温到≤260℃。步骤(8)中固溶热处理过程中升温时为防止加热时产生变形在炉底有效工作区域内均布放置多块垫铁,垫铁的数量满足:相邻垫铁之间,环形锻件支垫位置的弦长不超过1500mm。所有垫铁位于同一水平面内;垫铁上焊接直角三角形定位块,定位块的一条直角边与垫铁上表面焊接,依据热膨胀系数对环形锻件外径进行定位,膨胀间隙a依据下式加以确定:a=λ·D其中,a为膨胀间隙,单位mm;λ为系数,取值依据相应奥氏体不锈钢的线膨胀系数加以确定,单位10-6/℃;D为环形锻件的外径,单位mm。焊接完成后对垫铁进行加工、找平,以防止锻件在加热过程中发生弯曲畸变。步骤(8)中固溶热处理过程步骤④结束后进行步骤⑤时,采用吊装工装对锻件进行热态吊装,从锻件外圆位置进行吊装,吊装工装包括上锥尖部和下锥台部,上锥尖部和下锥台部通过圆环连接形成一个完整的椎体,上锥尖部包括圆环上方的三条以上的挂绳,挂绳顶端集中到一点形成圆锥体定点;下锥台部包括8-20条吊绳,吊绳的上端相隔30°均匀分布固定于圆环下表面,吊绳的下端设置有用于挂到锻件上的吊钩,吊绳长度大于400mm。从吊装工装接触到锻件,到将锻件垂直吊出炉的时间≤60s,水平转移到水池的时间≤25s,锻件完全垂直入水的时间≤20s,热态吊装的总时间≤105s,表面温降≤50℃。步骤(8)中固溶热处理过程步骤⑤中水冷时,固溶快速冷却的淬火水槽,采用配置了搅拌、循环和冷却系统的淬火水槽进行出炉后的冷却,淬火水槽的循环和冷却系统应确保快冷过程中,水温不超过40℃,淬火水槽的搅拌系统应确保环形锻件冷却时淬火水槽内的水可以形成环形紊流。本发明的有益效果为:本发明通过优化热处理工艺流程和工艺参数,使用专用的热态吊装工装、专用的冷却搅拌和循环系统,降低了大型不锈钢环锻件的变形程度,与现有技术相比,本发明在降低成本的同时保证了本体的固溶效果,减小了环形奥氏体不锈钢锻件固溶处理的畸变量。附图说明:图1所示为本发明的消除应力处理中热处理工艺时间-温度图;图2所示为本发明固溶热处理时间-温度图;图3所示为本发明固溶加热时锻件安置图;图4所示为本发明热态吊装结构示意图;图5所示为实施例1固溶热处理水冷时槽内水流形成螺旋上升的紊流状态图。其中,1-锻件,2-热膨胀间隙a,3-定位块,4-垫铁,5-吊绳,6-圆环。具体实施方式:为了更好地理解本发明,下面用具体实例来详细说明本发明的技术方案,但是本发明并不局限于此。实施例1一种尺寸为φ1972/φ1716×206(单位:mm)的022Cr17Ni12Mo2奥氏体不锈钢环锻件1的制作工艺,包括以下步骤:(1)原材料复验;(2)根据锻造工艺确定的料坯规格和尺寸,进行下料;(3)料坯加热;(4)自由锻:对加热后的料坯实施镦粗、冲孔、扩孔;(5)辗环:对二次回炉的锻坯,利用卧式辗环机对锻坯实施辗环;(6)消除应力处理:依据热处理工艺环锻件1进行消除应力热处理;消除锻造过程中形成的内应力,防止固溶时形成内应力的叠加,为防止晶粒长大消除应力的热处理温度为880℃±10℃,出炉后进行冷却,防止铬的碳化物的晶间析出;热处理工艺依次包括以下步骤:①温度小于等于100℃的锻件1以≤60℃/h的速率升温到350±10℃并保温3h;904L不锈钢锻件②以≤60℃/h的速率升温到650±10℃并保温3h;③以≤60℃/h的速率升温到880±10℃并保温6h;④采用风冷+喷雾的方式降温到≤540℃然后进行空冷。(7)粗车:对消除应力后的锻件1,依据粗车尺寸和图纸,实施粗车;(8)固溶:依据固溶工艺,对粗车后的锻件1实施固溶热处理,热处理加热设置多个等温点进行等温;固溶热处理具体步骤为:①将锻件1以≤60℃/h的速率升温到350±10℃并保温3h;②以≤60℃/h的速率升温到650±10℃并保温0.5h;③以≤80℃/h的速率升温到900±10℃并保温5h;④按全功率升温至锻件1实体温度达到1060±10℃并保温5h;⑤采用水冷的方式降温到≤260℃;固溶热处理过程中加热时为防止加热时产生变形在炉底有效工作区域内均布放置至少4块垫铁4,垫铁4支垫长度大于500mm,所有垫铁4位于同一水平面内;垫铁4上焊接直角三角形定位块3,定位块3的一条直角边与垫铁4上表面焊接,依据热膨胀系数对锻件1外径进行定位,定位块3的另外一条直角边与锻件1外壁之间的距离为热膨胀间隙a239mm,焊接完成后对垫铁4进行加工、找平,以防止锻件1在加热过程中发生弯曲畸变。固溶热处理过程中采用吊装工装对锻件1进行热态吊装,从锻件1外圆位置进行吊装,吊装工装包括上锥尖部和下锥台部,上锥尖部和下锥台部通过圆环6连接形成一个完整的椎体,上锥尖部包括圆环上方的三条以上的挂绳5,挂绳5顶端集中到一点形成圆锥体定点;下锥台部包括8-20条吊绳5,吊绳5的上端相隔30°均匀分布固定于圆环6下表面,吊绳5的下端设置有用于挂到锻件1上的吊钩,吊绳5长度大于400mm;从吊装工装接触到锻件1,到将锻件1垂直吊出炉的时间≤60s,水平转移到水池的时间≤25s,锻件1完全垂直入水的时间≤20s,热态吊装的总时间≤105s,表面温降≤50℃。快速冷却时,开启淬火水槽的循环、冷却和搅拌系统,冷却水在槽内形成环状紊流,冷却过程中,水温在25℃-32℃之间。固溶处理前后后的环形锻件尺寸变化情况如下表所示。(9)NDT检测:对固溶后并进行粗车的环形锻件1,依据NDT检测标准和验收等级实施NDT检测;(10)取样检测:对固溶处理后的环形锻件1实施取样和力学性能检测,检测结果如下表所示;项目Rp0.2(Mpa)Rm(Mpa)A(%)Z(%)晶间腐蚀技术要求≥250≥485≥22≥30检测实测28456957.581合格(11)精车:对经力学性能检测合格的环形锻件,904L不锈钢锻件依据成品图纸,实施精车。


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