一种耐热钢的热处理、锻造、氮化工艺制造技术

一种耐热钢的热处理、锻造和氮化工艺，所述耐热钢为１Ｃｒ１６Ｃｏ５Ｎｉ２Ｍｏ１ＷＶＮｂＮ；其热处理工艺参数为：固熔温度范围是１０５０～１１５０℃，固熔时间为０．５～２小时，回火温度为６３０～７２０℃；回火时间为３～１２小时；其锻造工艺参数为：加热温度９５０～１１８０℃，变形程度５～７０％；其氮化工艺为：渗氮温度５６０～６５０℃，渗氮保温时间２０～７０小时，氨分解率为３０％～９０％。本发明专利技术所述热处理、锻造、氮化工艺，操作简便、效果良好、填补了现有技术的空白，达到了预期的要求，具有潜在的巨大价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及材料科学，特别提供了一种耐热钢(1Cr16Co5Ni2Mo1WVNbN)的热处理、锻造、氮化工艺。
技术介绍
1Cr16Co5Ni2Mo1WVNbN是含5％Co、16％Cr的马氏体热强不锈钢。5％Co的加入减少了由于加入Ni导致钢AC1点和Ms点下降的趋势，保证了钢的热强性；W、Mo、C、N等固溶强化元素和V、Nb等沉淀强化元素的加入显著提高了钢的综合热强性能；16％Cr的加入使钢的抗氧化和抗热腐蚀性能大幅度提高。由于多元复合强化作用的结果，该钢具有较高的综合强度、抗氧化性能和耐腐性，最高使用温度为650℃。主要用在650℃以上全天候条件下工作的燃气涡轮发动机压气机高承力零件、发动机紧固件及其它零件。作为一种新材料，1Cr16Co5Ni2Mo1WVNbN材料处理技术尚处在探索阶段，人们期待一种耐热钢(1Cr16Co5Ni2Mo1WVNbN)的热处理、锻造、氮化工艺。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种耐热钢的热处理、锻造、氮化工艺。 本专利技术一种耐热钢的热处理、锻造、氮化工艺，其特征在于其特征在于所述耐热钢为1Cr16Co5Ni2Mo1WVNbN； 其热处理工艺参数为固溶温度范围是1050～1150℃，固溶时间为0.5～2小时，回火温度为630～720℃；回火时间为3～12小时； 其锻造工艺参数为加热温度950～1180℃，变形程度5～70％； 其氮化工艺为渗氮温度560～650℃，渗氮保温时间20～70小时，氨分解率为30％～90％。 本专利技术所述一种耐热钢的热处理、锻造、氮化工艺，其特征在于渗氮层深度为0.30～0.40mm。 本专利技术所述一种耐热钢的热处理、锻造、氮化工艺，其特征在于所述材料的热处理工艺参数优选范围是固溶温度为1075～1125℃，固溶时间为60～100分钟，回火温度为660～700℃；回火时间为3～5小时。 本专利技术所述一种耐热钢的热处理、锻造、氮化工艺，其特征在于所述材料的锻造工艺参数优选范围是加热温度1120～1160℃，变形程度40％～60％； 本专利技术所述一种耐热钢的热处理、锻造、氮化工艺，其特征在于所述材料的氮化工艺优选范围是渗氮温度620～640℃，渗氮保温时间55～58小时，氨分解率为50％～80％。 本专利技术所述一种耐热钢的热处理、锻造、氮化工艺，其特征在于锻件锻后性能为抗拉强度σb≥1080MPa，屈服强度σ0.2≥835MPa，延伸率6≥12.0％，面缩率ψ≥45％，冲击功Ak≥47焦耳；布氏硬度HB(d)＝3.2～3.55mm。 本专利技术对耐热钢(1Cr16Co5Ni2Mo1WVNbN)的锻造工艺、热处理工艺及氮化工艺与组织和性能的关系进行了研究。通过不同固溶温度、固溶时间、回火温度、回火时间等因素对合金组织性能影响的研究，找出了该合金合适的热处理工艺参数；通过不同加热温度、不同变形程度等因素对合金组织、性能影响的研究，确定出较佳的合金锻造工艺参数；通过对不同的渗氮温度、渗氮保温时间等因素对合金组织性能影响的研究，确定了该合金合适的氮化工艺制度。在确定了该合金的处理工艺之后，按此工艺生产出合格的典型件。 本专利技术提供了一种耐热钢(1Cr16Co5Ni2Mo1WVNbN)的热处理、锻造、氮化工艺，操作简便、效果良好、填补了现有技术的空白，达到了预期的要求，具有潜在的巨大价值。 附图说明 图1渗氮硬度梯度曲线； 图2固溶温度对室温冲击韧性的影响； 图3固溶温度对室温拉伸性能的影响； 图4固溶时间对室温冲击韧性的影响； 图5固溶时间对室温拉伸性能的影响； 图6回火温度对室温冲击韧性的影响； 图7回火温度对室温拉伸性能的影响； 图8回火时间对室温冲击韧性的影响； 图9回火时间对室温拉伸性能的影响； 图10 950℃条件下锻造的室温冲击； 图11 1000℃条件下锻造的室温冲击； 图12 1100℃条件下锻造的室温冲击； 图13 1120℃条件下锻造的室温冲击； 图14 1140℃条件下锻造的室温冲击； 图15 1160℃条件下锻造的室温冲击； 图16 950℃条件下锻造的室温拉伸； 图17 1000℃条件下锻造的室温拉伸； 图18 1100℃条件下锻造的室温拉伸； 图19 1120℃条件下锻造的室温拉伸； 图20 1140℃条件下锻造的室温拉伸； 图21 1160℃条件下锻造的室温拉伸 图22 1120℃条件下锻造对450℃拉伸性能的影响； 图23 1140℃条件下锻造对450℃拉伸性能的影响； 图24 1160℃条件下锻造对450℃拉伸性能的影响； 图25 1120℃条件下锻造对450℃持久的影响； 图26 1140℃条件下锻造对450℃持久的影响； 图27 1160℃条件下锻造对450℃持久的影响。 具体实施例方式 在本实施例中主要使用以下设备 25000KN热模锻压力机、2T自由锻锤、2T模锻锤、RX3-45-12型45KW高温炉、RX3-30-0型30KW中温炉、RX-5-12型5KW高温试验炉、RX-4-10型4KW中温试验炉、ZDM-ST机械式拉力试验机、RCL-3型蠕变持久试验机、HB-3000型布氏硬度计、Axiovert 405M光学显微镜、SEM KYKY-2800扫描电镜、35KW氮化炉。 表1试验用原材料状况(购自市售产品) 一、热处理工艺过程 试验用原材料直径17mm的1Cr16Co5Ni2Mo1WVNbN合金棒材。 试验方案 下面列出不同条件下合金室温冲击韧性和室温拉伸性能的具体情况，具体工艺参数如表2所示 表2热处理工艺试验方案 不同的热处理工艺参数对 合金组织和力学性能的影响 (1)固溶温度对合金室温冲击韧性、室温拉伸性能和组织的影响 参照图2可知，随固溶温度的升高，合金的室温冲击韧性降低；参照图3可知，合金室温拉伸强度略有增加，拉伸塑性变化不大。 不同固溶温度下合金的显微组织状况随固溶温度的升高，原奥氏体晶粒度逐渐增加，并且铁素体尺寸也有所增加，合金冲击韧性降低。合金冲击断口形貌亦显示随固溶温度升高韧窝减少。但是由于随着固溶温度的升高，合金中合金元素的固溶度会随之增加，从而使得合金的拉伸强度略有升高。 (2)固溶时间对合金室温冲击韧性、室温拉伸性能和组织的影响 参照图4、5可知，固溶时间对合金的室温冲击韧性和合金的室温拉伸性能的影响都不大。显微组织观察状况显示由于合金中存在大量弥散分布的碳化物颗粒，在奥氏体化过程中会阻碍晶粒的长大，因此随固溶时间的增加，原奥氏体晶粒尺寸增加不明显，合金室温冲击韧性和室温拉伸性能变化不大。 (3)回火温度对合金室温冲击韧性、室温拉伸性能和组织的影响 参照图6、7可知，随回火温度的升高，合金的室温冲击韧性增加，合金室温拉伸强度略有降低，拉伸塑性变化不大。 不同回火温度下合金的显微组织状况随着回火温度的升高，合金中碳化物析出略有增加，回火马氏体中合金元素过饱和度降低，合金的室温冲击韧性增加而拉伸强度降低。室温冲击试样断口形貌亦显示随回火温度升高韧窝增加。 (4)回火时间对合金室温冲击韧性、室温拉伸性能和组本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耐热钢的热处理、锻造和氮化工艺，其特征在于：所述耐热钢为１Ｃｒ１６Ｃｏ５Ｎｉ２Ｍｏ１ＷＶＮｂＮ；其热处理工艺参数为：固溶温度范围是１０５０～１１５０℃，固溶时间为０．５～２小时，回火温度为６３０～７２０℃；回火时间为３～１２小时 ；其锻造工艺参数为：加热温度９５０～１１８０℃，变形程度５～７０％；其氮化工艺为：渗氮温度５６０～６５０℃，渗氮保温时间２０～７０小时，氨分解率为３０％～９０％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵兴东，王照坤，刘兴国，邰清安，孙贵东，边丽虹，李纪，鲁海洋，
申请(专利权)人：沈阳黎明航空发动机集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：89[中国|沈阳]