文/任文·太原重工鍛造分公司

馬紅翠·山西長鋒公司

1Cr17Ni2馬氏體不銹鋼鍛件開發(fā)

文/任文·太原重工鍛造分公司

馬紅翠·山西長鋒公司

任文，太原重工鍛造分公司鍛壓廠技術科副科長，主要從事鍛件鍛造成形工藝和熱處理工藝研究，主要主持完成衛(wèi)星發(fā)射塔架鍛件項目、俄羅斯大型環(huán)軌鍛件項目。

1Cr17Ni2是一種用途廣泛的高強度不銹鋼，是大型水輪發(fā)電機組和船用特種電機的軸、銷、螺栓等零件的專用材料。其特點是在保留鐵素體不銹鋼耐蝕性的同時，又具有馬氏體不銹鋼的高強度，但此種鋼鍛件容易出現(xiàn)鍛造大變形開裂、表面小龜裂以及鍛后退火裂紋等問題。

本文通過對加熱、鍛造、鍛后熱處理工藝等關鍵工序的探討，預防和解決生產(chǎn)時產(chǎn)生的各種缺陷，摸索出一套合理、完整的1Cr17Ni2材料葉輪鍛件制造工藝，生產(chǎn)出達到用戶的技術條件的產(chǎn)品，為深入開展馬氏體不銹鋼鍛件研發(fā)打下了技術基礎。

制定生產(chǎn)制造工藝

材料的控制

根據(jù)用戶要求，采用精煉+真空脫氣冶煉方法生產(chǎn)的鋼錠，原材料的化學成分、低倍及高倍檢測結果均符合標準要求。1Cr17Ni2材料化學成分檢測結果如表1所示。由表1可見， P、S、Cu等有害元素的實測含量遠低于標準要求，且其余金屬元素含量基本都控制在標準要求的中間值附近。

表1 1Cr17Ni2材料化學成分檢測 單位：%

鍛造加熱工藝

根據(jù)上述情況，工藝人員不斷改進加熱工藝。考慮到加熱速度不能過快且在高溫區(qū)停留時間也不能太長，于是增加一個400℃低溫區(qū)的保溫階段，坯料裝爐后先在400℃保溫一段時間，使坯料內(nèi)外溫度一致；加熱到650℃過程采用較慢升溫速度，保證坯料內(nèi)外溫度基本一致，盡可能減少溫度應力的產(chǎn)生。圖1所示為鍛造加熱曲線。

鍛造過程控制

1Cr17Ni2是馬氏體鐵素體型耐蝕不銹鋼，鍛造工藝性能較差。為了防止鍛件開裂，鍛造時不允許用上下平砧進行鍛造，應使用上平下V型砧鍛造；第一火鍛造時要采用小壓下量快鍛，在鍛造最后一火時變形量要在30%～40%以上；嚴格控制始鍛溫度和終鍛溫度，并用手持式測溫儀現(xiàn)場測量實時鍛造溫度，發(fā)現(xiàn)溫度低于終鍛溫度，應及時入爐。在生產(chǎn)中為了得到細晶粒組織，終鍛溫度或者精整工序一般要取比規(guī)定的始鍛溫度低50～80℃。

鍛后退火工藝

1Cr17Ni2材料具有475℃脆性和550℃高溫回火脆性，且化學成分波動對該鋼的機械性能影響很大，所以熱處理工藝對1Cr17Ni2材料的合理使用起著重要作用。

由于鍛件截面規(guī)格較大，并且1Cr17Ni2不銹鋼導熱性很差，與坯料加熱原理一樣，退火處理時坯料內(nèi)外溫度差會使鍛件內(nèi)部產(chǎn)生較大的溫度應力，進而導致鍛件裂紋。因此鍛后退火工藝采用等溫退火，等溫退火在等溫條件下轉變可以獲得相對均勻的組織和性能。等溫前要保證盡快從加熱溫度降溫至等溫溫度，以免在前期的連續(xù)降溫過程中因降溫速度過慢形成大量的不均勻組織。鍛件冷卻至250℃并保溫4h后出爐，這樣退火更均勻，鍛件的內(nèi)外部應力更小，出現(xiàn)熱處理裂紋的幾率越小。圖2所示為退火工藝曲線。

圖1 鍛造加熱曲線

項目關鍵技術及創(chuàng)新點

原材料的控制

高質(zhì)量的原材料是確保產(chǎn)品成功的關鍵因素之一，原材料的成分波動即使是在規(guī)定成分范圍內(nèi)，對δ-鐵素體含量也會產(chǎn)生極大影響，因此合理選擇原材料化學成分范圍也是需要注意的。為保證鍛件質(zhì)量和試驗成功率，我公司進一步優(yōu)化原材料成分范圍和完善金相組織要求，P、S、Cu等有害元素的含量遠低于標準要求，且其余金屬元素基本都控制在標準要求的中間值附近。

（3）采用差壓雙塔萃取精餾工藝進行節(jié)能改造，經(jīng)過比較分析，節(jié)能7.06%，模擬結果為對異丙醇-環(huán)己烷共沸體系的分離工藝的工業(yè)設計提供參考。

圖2 退火工藝曲線

鍛造加熱的控制

1Cr17Ni2和一般的馬氏體鋼不同的是，隨著成分的變化，該鋼組織中會含有5%～15%的鐵素體。由于α相和δ相力學性能不同，塑性變形時，產(chǎn)生的變形不均勻，在兩相界面上可能產(chǎn)生裂紋。因此，1Cr17Ni2在高溫區(qū)停留時間不能太長，否則會造成嚴重氧化、元素貧化還有晶粒粗大。

鍛后退火工藝的控制

1Cr17Ni2是由馬氏體相和碳化鉻析出相共同強化的，過量碳化鉻析出會導致材料脆化，熱處理過程中應避開碳化鉻析出相的峰值溫度區(qū)。退火過程結束后，必須保證鍛件表面和內(nèi)部溫度均勻再出爐，防止出現(xiàn)溫度應力引起的裂紋。

結束語

通過對1Cr17Ni2葉輪關鍵技術的分析，順利的完成了鍛件生產(chǎn)制造，并總結出一套較成熟、完整的制造工藝。1Cr17Ni2不銹鋼鍛件的研制成功將為我公司進一步拓展馬氏體不銹鋼產(chǎn)品市場提供強大的數(shù)據(jù)支持和參考價值，創(chuàng)造更大的經(jīng)濟和社會效益。

小常識 電動螺旋壓力機保養(yǎng)

每月檢查保養(yǎng)項目

⑴電控柜內(nèi)每月徹底吹掃一次（控制柜先斷電20min后再吹掃，步驟→先正面→再背面→從上往下吹；如果電機控制器灰塵較大、建議拆面板吹掃。吹掃完畢恢復完成后，控制柜靜止20min以上再通電）。

⑵所有電器連接螺栓緊固一次。檢查電機位置線插頭有無松動，打開電機接線盒檢查主動力線。

⑶潤滑油站油箱、吸油濾網(wǎng)、回油濾網(wǎng)、管路濾網(wǎng)需徹底清洗一次。檢查油箱內(nèi)雜質(zhì)情況，判斷是否需要更換新潤滑油。

⑷檢查剎車皮、聯(lián)組帶等易損件的磨損情況。

⑸檢查球面軸承間隙。

⑹緊固螺母壓蓋螺栓一次。

每三個月檢查保養(yǎng)項目

⑴徹底更換潤滑油一次（清洗滑塊內(nèi)腔、潤滑泵站、過濾網(wǎng)）。

⑵檢查緊固地腳螺栓（底座楔鐵的緊固情況）。

（本常識由淄博桑德機械設備有限公司田江濤提供，小編這里致謝嘍！）