專利名稱：一種z2cnd18-12n控氮不銹鋼鍛造工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種不銹鋼的鍛造工藝，尤其涉及的是一種標號為Z2CND18-12N的控氮不銹鋼的鍛造工藝。
背景技術：
Z2CND18-12N是控氮奧氏體不銹鋼材料，按NF標準鋼號編制牌號，在核電行業內廣泛使用，比如在核電管道中，法蘭的制造材料多數就是采用這種材料。一般的終端使用中，需要進行一定的鍛造工藝，鍛造后技術要求是在350°C高溫狀態下的抗拉強度達到 445MPa以上。由于我國基礎材料科學的落后，使國內生產的材料很難滿足要求，例如，同一個牌號的鋼材，進口材料能達到性能要求，國內鋼廠生產出來的材料就達不到要求。特別是在控氮不銹鋼Z2CND18-12N高溫強度不合格的問題上，一直困擾著很多廠家。現有的 Z2CND18-12N國產鍛件，實際指標很不穩定，多數達不到要求，即使通過重新熱處理也難以改善。
發明內容
本發明的目的是發明一種Z2CND18-12N控氮不銹鋼鍛造工藝，實現鍛造后的 Z2CND18-12N控氮不銹鋼能達到高溫高強度的要求。所采用的技術手段是一種Z2CND18-12N控氮不銹鋼鍛造工藝，包括原料控制、 加熱鍛造和熱處理步驟，其特征是所述的加熱鍛造包括鍛坯加熱工序和鍛造變形工序， 首先是鍛坯加熱工序，鍛坯加熱包括低中高三段升溫，低溫段550°C、中溫段850°C、高溫段 115(Tl20(rC，然后進行鍛造變形工序，鍛造比要求> 4，鍛造變形工序依次進行鋼錠倒棱、 拔長、熱剁、鐓粗、拔長，始鍛溫度115(Tl20(TC，終鍛溫度控制在850°C以上，精整溫度最低為800°C，最后一個火次鍛造變形量大于20% ;所述的熱處理工藝中固溶處理溫度控制在 105(Tl080°C，熱處理中升溫速度彡1500C /h，保溫時間按I. 5min/mm計算，且不少于2. 5小時。所述的原料控制為將鍛造原料成分控制在以下范圍內，C含量O. 029Γ0. 35%，Si含量 O. 40% 0· 60%, Mn 含量 I. 70% 2. 00%，P、S 元素含量< O. 01% ,Cr 含量 17. 5% 18· 2%,Ni 含量11. 7% 12. 5%, N含量O. 06% O. 08%, A、B、C、D、Ds類夾雜物均不超過I. 5級。本發明的工藝，可以制造出耐高溫的高強度Z2CND18-12N控氮不銹鋼材料，通過加熱達到350°C進行拉伸試驗，該工藝的產品能滿足核電工業的要求，可以用來制造如核電管道法蘭和鑄件等類的產品，壽命長、性能可靠安全。
具體實施例方式本發明的實施例，Z2CND18-12N控氮不銹鋼鍛造工藝，包括原料控制、加熱鍛造和熱處理步驟，其中加熱鍛造包括鍛坯加熱工序和鍛造變形工序。本發明的工藝主要在三個方面采取了措施，使其產品在350°C強度穩定達到460MPa 以上
I、原材料的質量控制。原材料質量是決定鍛件性能基礎因素，包括合理的化學成分、盡可能低的雜質含量、冶煉方式等。控制原料Z2CND18-12N控氮不銹鋼材料的化學成分，將原材料的c含量標準值< O. 035 %，為了提高強度，增加下限含量，控制在O. 02 % -O. 35% ；Si含量標準值 (I. 00%，控制在 O. 40% -O. 60% ;Mn 含量標準值彡 2. 00%，控制在 I. 70% -2. 00% ;P、S 元素控制在O. 01%以下，并盡可能低；Cr含量上限為18.2%、下限為17.5% ；Ni的上限為
12.5 %、下限為11. 7 % ;N元素標準值為< O. 08 %，由于N有提高強度的作用，對于這種超低碳材料顯得很重要，適當提高N含量有助于性能提升，將N含量控制到O. 06% -O. 08% ； 對材料的夾雜物含量進行嚴格控制，A、B、C、D、Ds類夾雜物分別不超過I. 5級。冶煉方式采用電爐冶煉和真空脫氣。2、在鍛造方面，合理控制鍛造過程和鍛造比，使變形過程合理有效。鍛造加熱采用天然氣加熱爐，熱電偶測溫，為保證加熱均勻，采用三段升溫，在低溫階段升溫速度要慢，避免應力過大，低溫保溫時間要足夠，到了高溫階段可以適當增加升溫速度，其中低溫段保溫溫度為550°C，中溫段為850°C，高溫段為1150-1200°C，保溫時間按鋼錠大小而定。鍛造比要求> 4，鍛造時，先進行鋼錠倒棱，然后拔長，熱剁后鐓粗，再進行拔長等。始鍛溫度一般在 1150-1200°C，不能超過1200°C，終鍛溫度一般控制在850°C以上，精整溫度最低為800°C。 為控制材料晶粒度，要求最后一個火次鍛造變形量大于20%。3、熱處理采用多點精確控溫電爐，嚴格按照工藝控制工件的堆放間隔，特別是選擇較低的固溶處理溫度，溫度控制在1050-1080 V，合理把握升溫速率、保溫時間，使工件充分奧氏體化和均勻化，從而優化組織，提升機械性能。一般升溫速度不大于150°C /h，保溫時間按I. 5min/mm計算,且最少不少于2. 5小時。通過以上三個方面的工藝改進，全面提升了 Z2CND18-12N鍛件的性能，解決了 350 0C高溫狀態下的抗拉強度指標不合格的問題。
權利要求
1.一種Z2CND18-12N控氮不銹鋼鍛造工藝，包括原料控制、加熱鍛造和熱處理步驟，其特征是所述的加熱鍛造包括鍛坯加熱工序和鍛造變形工序，首先是鍛坯加熱工序，鍛坯加熱包括低中高三段升溫，低溫段550 V、中溫段850 V、高溫段115(Γ1200 V，然后進行鍛造變形工序，鍛造比要求> 4，鍛造變形工序依次進行鋼錠倒棱、拔長、熱剁、鐓粗、拔長，始鍛溫度115(Tl200°C，終鍛溫度控制在850°C以上，精整溫度最低為800°C，最后一個火次鍛造變形量大于20%;所述的熱處理工藝中固溶處理溫度控制在105(Tl080°C，熱處理中升溫速度< 150°C /h,保溫時間按I. 5min/mm計算,且不少于2. 5小時。
2.根據權利要求I所述的一種Z2CND18-12N控氮不銹鋼鍛造工藝，其特征是所述的原料控制為將鍛造原料成分控制在以下范圍內，C含量O. 029Γ0. 35%，Si含量O. 409Π). 60%， Mn 含量 I. 70% 2. 00%，P、S 元素含量< O. 01%，Cr 含量 17. 5% 18· 2%, Ni 含量 11. 7% 12. 5%, N含量O. 06% O. 08%, Α、B、C、D、Ds類夾雜物均不超過I. 5級。
全文摘要
一種Z2CND18-12N控氮不銹鋼鍛造工藝，涉及不銹鋼材料的加工方法，采用控制了化學成分的原材料，通過三段升溫方法和熱處理中選擇較低的固溶處理溫度，熱處理中升溫速度≤150℃/h，保溫時間按1.5min/mm計算，且不少于2.5小時。使用本發明的方法，加工的Z2CND18-12N控氮不銹鋼鍛材，在高溫350℃強度穩定達到460MPa以上，能夠滿足核電工業的部件制造要求，可以用來制造核電管道法蘭等重要部件。
文檔編號C22C38/58GK102601282SQ201210058730
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月8日 優先權日2012年3月8日
發明者鄒上元 申請人:無錫市法蘭鍛造有限公司