一种提高含有大尺寸M23C6析出相的马氏体型耐热钢低温韧性的热处理技术制造技术

本发明专利技术公开了一种提高含有大尺寸M23C6析出相的马氏体型耐热钢低温韧性的热处理技术，将含有大尺寸M23C6析出相的马氏体型耐热钢10Cr12Ni3Mo2VN加热至1070～1100℃，奥氏体晶粒粗化温度以上，保温30～45min，通过高温加热快速消除组织中大尺寸M23C6析出相，使组织均匀化，然后油冷或空冷淬火，冷却后再次加热至960～990℃，保温30～45min，通过低温加热细化奥氏体晶粒，然后油冷或空冷淬火，二次淬火后再加热至670～690℃回火90～120min，通过高温回火使淬火马氏体充分回复，然后空冷，利用二次淬火加高温回火的热处理技术快速消除大尺寸M23C6析出相、细化奥氏体晶粒、使淬火马氏体快速充分回复，从而在保证良好强度的前提下显著提高含有大尺寸M23C6析出相的马氏体型耐热钢低温韧性。

Heat treatment technology for improving low temperature toughness of martensitic type heat-resistant steel containing large size M23C6 precipitated phase

The invention discloses a heat treatment technology to improve the large M23C6 precipitates of martensitic heat resistant steel low temperature toughness, containing large size M23C6 precipitates of martensitic heat-resistant steel 10Cr12Ni3Mo2VN is heated to 1070 to 1100 DEG C, above the austenite grain coarsening temperature, thermal insulation of 30 ~ 45min, through high temperature rapid elimination of large size tissue M23C6 precipitates, the microstructure homogenization, then oil cooling or air cooling, cooling after heating to 960 to 990 DEG C, holding for 30 ~ 45min, the austenite grain refinement of low temperature heating, cooling or air cooling and oil quenching, quenching two times after heating to 670 to 690 DEG C to 90 tempering 120min, by the high temperature tempering martensite fully back, and then air cooling, using two heat treatment quenching and high temperature tempering technology of the rapid elimination of large size M23C6 precipitates, austenite grain refinement Therefore, the quenched martensite can recover rapidly and sufficiently, and under the premise of ensuring good strength, the low temperature toughness of martensite type heat-resistant steel containing a large size M23C6 precipitate can be remarkably improved.

【技术实现步骤摘要】
一种提高含有大尺寸M23C6析出相的马氏体型耐热钢低温韧性的热处理技术
本专利技术涉及钢铁材料热处理技术，具体涉及一种提高含有大尺寸M23C6析出相的马氏体型耐热钢低温韧性的热处理技术，尤其涉及一种含有大尺寸M23C6析出相的10Cr12Ni3Mo2VN马氏体型耐热钢提高低温韧性的热处理技术。
技术介绍
马氏体型耐热钢具有良好力学性能和耐热耐蚀性能，目前已被广泛应用于超超临界机组汽轮机叶片的制造，随着超超临界技术的发展，汽轮机叶片的尺寸越来越大，其中末级叶片的长度已超过1米，末级叶片尺寸大转速高，运行时受到巨大的冲击力，而末级叶片工作温度较低，且工作温度波动大，部分机组所在地理位置纬度较高，室温最低可达-30℃及以下，因此现在大尺寸末级叶片用马氏体型耐热钢要求具有良好的低温韧性，而以往对马氏体型耐热钢的研究主要是针对其室温及高温性能的研究，对低温韧性尚无系统研究。目前马氏体型耐热钢10Cr12Ni3Mo2VN经常出现低温韧性不足的情况，尤其是当组织中存在大尺寸M23C6析出相(直径大于500nm)时低温韧性更差。研究表明大尺寸M23C6析出相对10Cr12Ni3Mo2VN钢室温力学性能影响较小，目前对于10Cr12Ni3Mo2VN钢的热处理工艺主要考虑提高其室温力学性能，对于该钢种的常规热处理工艺一般为980～1010℃加热60～90min淬火，550～590℃加热120～180min回火，该工艺下可以获得细小的奥氏体晶粒组织，并能获得良好的室温力学性能。为了获得细小的奥氏体晶粒，钢的常规淬火加热温度一般在钢种奥氏体晶粒粗化温度以下，如10Cr12Ni3Mo2VN钢奥氏体晶粒粗化温度约为1050℃，因此10Cr12Ni3Mo2VN钢在980～1010℃加热淬火以获得细小的奥氏体晶粒，但该热处理工艺并未考虑当组织中存在大尺寸M23C6析出相时的情况，大尺寸M23C6析出相固溶速率低，当10Cr12Ni3Mo2VN钢中存在大尺寸M23C6析出相时，采用常规淬火-回火工艺热处理后，难以消除大尺寸M23C6析出相，低温韧性差，难以达到标准要求，此外，采用常规热处理技术热处理后低温韧性不合格的马氏体型耐热钢锻材通常直接报废处理，造成了极大的浪费，对于这些锻材可以通过优化热处理工艺提高其低温韧性，避免报废。
技术实现思路
为了克服上述不足，本专利技术的目的之一是提供一种提高含有大尺寸M23C6析出相(直径大于500nm)的马氏体型耐热钢低温韧性的热处理技术，利用二次淬火加高温回火的热处理技术在保证良好强度的前提下，提高含有大尺寸M23C6析出相的马氏体型耐热钢低温韧性，减少马氏体耐热钢的报废。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种提高含有大尺寸M23C6析出相的马氏体型耐热钢低温韧性的热处理技术，采用淬火-二次淬火-回火(QQT)的热处理工艺，其中，1070～1100℃一次淬火(奥氏体晶粒粗化温度以上)，960～990℃二次淬火(高于Ac3温度，低于奥氏体晶粒粗化温度)，670～690℃回火。本专利技术是利用二次淬火消除显微组织中的大尺寸M23C6析出相，并获得均匀细小的奥氏体晶粒，同时高温回火，在保证强度的前提下获得良好的低温韧性。第一次淬火温度提高到1070～1100℃，在奥氏体晶粒粗化温度以上(10Cr12Ni3Mo2VN钢奥氏体晶粒粗化温度1050℃)，均热30～45min，使组织均匀化，同时该温度范围内能够快速消除大尺寸M23C6析出相。此外，10Cr12Ni3Mo2VN钢不同于其他一些钢种，很多钢种在奥氏体晶粒粗化温度以上加热时往往部分奥氏体晶粒异常长大，产生混晶现象，而10Cr12Ni3Mo2VN钢在奥氏体晶粒粗化温度以上的1070～1100℃加热时晶粒虽然显著增大，但均匀性良好，不会产生混晶，且该温度下可以快速消除大尺寸M23C6析出相。第二次淬火温度降低到960～990℃，高于Ac3温度，但低于奥氏体晶粒粗化温度，均热30～45min，目的是为了获得更加细小的马氏体组织，同时均热时间缩短，避免大尺寸M23C6析出相再次析出。回火温度为670～690℃，均热90～120min，通过提高回火温度极大程度的使淬火马氏体得到回复，降低晶格缺陷及淬火组织应力，使组织得到软化，从而使低温韧性得到显著提升。此外，此回火工艺下，虽然回火温度较高，但回火加热时间缩短，因此10Cr12Ni3Mo2VN钢强度仍较高，能够很好的满足标准要求。优选的，所述提高含有大尺寸M23C6析出相的马氏体型耐热钢低温韧性的热处理技术，具体步骤如下：步骤1、一次淬火：首先将含有大尺寸M23C6析出相的马氏体型耐热钢加热至1070～1100℃，在奥氏体晶粒粗化温度以上，均热30～45min，使组织均匀化，同时快速消除大尺寸M23C6析出相，然后油冷或空冷淬火；步骤2、二次淬火：淬火后再次加热至960～990℃，高于Ac3温度，但低于奥氏体晶粒粗化温度，均热30～45min，获得更加细小的马氏体组织，同时均热时间缩短，避免大尺寸M23C6析出相再次析出，然后油冷或空冷淬火；步骤3、高温回火：二次淬火后再加热至670～690℃，均热90～120min，然后空冷，通过提高回火温度极大程度的使淬火马氏体得到回复，降低晶格缺陷及淬火组织应力，从而在保证良好强度的前提下显著提高含有大尺寸M23C6析出相的马氏体型耐热钢低温韧性。优选的，所述的一次淬火加热是在箱式炉中进行，油冷淬火。优选的，所述的二次淬火加热是在箱式炉中进行，油冷淬火。优选的，所述的回火加热是在回火炉中进行，空冷冷却。优选的，所述含有大尺寸M23C6析出相的马氏体型耐热钢为10Cr12Ni3Mo2VN马氏体型耐热钢。优选的，所述大尺寸M23C6析出相直径大于500nm。优选的，所述10Cr12Ni3Mo2VN马氏体型耐热钢成分质量百分比为：Cr：12.0％，Ni：2.50％，Mo：1.65％，V：0.32％，N：0.033％，C：0.10％，Si：0.22％，Mn：0.78％。本专利技术还提供一种上述方法制备得到的10Cr12Ni3Mo2VN马氏体型耐热钢。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1、本专利技术是利用奥氏体晶粒粗化温度以上一次淬火，奥氏体晶粒粗化温度以下二次淬火快速消除10Cr12Ni3Mo2VN钢中大尺寸M23C6析出相，并获得均匀细小的奥氏体晶粒，同时高温回火，使淬火马氏体充分回复，在保证强度的前提下获得良好的低温韧性。2、本专利技术取代常规较低温度淬火加较低温度回火的传统热处理技术，在保证室温力学性能的前提下使组织中含有大尺寸M23C6析出相的10Cr12Ni3Mo2VN钢低温韧性达到要求，避免了因常规热处理后低温韧性不合格而导致的钢材报废。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。图1为组织中存在大尺寸M23C6析出相的10Cr12Ni3Mo2VN钢经常规热处理工艺淬火后显微组织。图2为组织中存在大尺寸M23C6析出相的10Cr12Ni3Mo2VN钢经本专利技术所述二次淬火后显微组织。图3为组织中存在大尺寸M23C6析出相的10Cr12Ni3Mo2VN钢经本专利技术所述二次淬火后奥本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高含有大尺寸M23C6析出相的马氏体型耐热钢低温韧性的热处理技术，采用淬火‑二次淬火‑回火(QQT)的热处理工艺，其特征在于，1070～1100℃淬火，960～990℃二次淬火，670～690℃回火。

【技术特征摘要】
1.一种提高含有大尺寸M23C6析出相的马氏体型耐热钢低温韧性的热处理技术，采用淬火-二次淬火-回火(QQT)的热处理工艺，其特征在于，1070～1100℃淬火，960～990℃二次淬火，670～690℃回火。2.如权利要求1所述的提高含有大尺寸M23C6析出相的马氏体型耐热钢低温韧性的热处理工艺，其特征在于，具体步骤如下：步骤1：一次淬火：首先将含有大尺寸M23C6析出相的马氏体型耐热钢加热至1070～1100℃，在奥氏体晶粒粗化温度以上，均热30～45min，使组织均匀化，同时快速消除大尺寸M23C6析出相，然后油冷或空冷淬火；步骤2、二次淬火：淬火后再次加热至960～990℃，高于Ac3温度，但低于奥氏体晶粒粗化温度，均热30～45min，获得更加细小的马氏体组织，同时均热时间缩短，避免大尺寸M23C6析出相再次析出，然后油冷或空冷淬火；步骤3、高温回火：二次淬火后再加热至670～690℃，均热90～120min，然后空冷，通过提高回火温度极大程度的使淬火马氏体得到回复，降低晶格缺陷及淬火组织应力，从而在保证良好强度的前提下显著提高含有大尺寸M23C6析出相的马氏体型耐热钢低温韧性。3.如权利要求1所述的提高含有大尺寸M23C6析出相的马氏体型耐热钢低温韧性的热处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：李俊儒，张洪信，程联军，王力伟，王秋燕，
申请(专利权)人：青岛大学，
类型：发明
国别省市：山东,37