一種核電反應堆用奧氏體不銹鋼棒材的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于不銹鋼材料加工技術領域,具體涉及一種核電反應堆用奧氏體不銹鋼 棒材的制備方法。
【背景技術】
[0002] 核電反應堆用奧氏體不銹鋼棒材作為核反應堆的關鍵功能、結構材料,被廣泛應 用于控制組件及燃料組件。特定的應用環境決定了對"核級"奧氏體不銹鋼棒材的加工方 式、材料性能、尺寸精度及無損檢測均有十分苛刻的要求。
[0003]目前核電反應堆用奧氏體不銹鋼棒材一般采用熱加工與固定模冷拉拔相結合的 制備工藝;精整時采用輥式矯直機進行矯直,隨后進行磨削、拋光;但是現有加工工藝存在 以下技術不足:
[0004]首先,熱加工工藝會導致不銹鋼棒材加工后的組織粗大,冷卻過程中冷卻速率不 夠會使不銹鋼棒材析出大量的碳化物,影響其腐蝕性能。
[0005]其次,固定模拉拔工藝冷加工不銹鋼棒材時對潤滑條件的要求很高,容易與模具 發生粘連影響生產效率;同時不銹鋼棒材采用固定模拉拔時金屬的變形方式為表面金屬流 動方式,棒材變形不均勻,影響其力學性能。
[0006]再次,由于"核級"奧氏體不銹鋼的強度較大,對尺寸精度的要求很苛刻,因此傳統 的輥式矯直機矯直后的棒材直線度難以達到要求,且需要進行多次矯直,生產效率較低。
[0007]因此,亟需一種產品質量優良、生產效率高、適于大規模工業化生產的核電反應堆 用奧氏體不銹鋼棒材的制備方法。
【發明內容】
[0008]本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術的不足,提供一種核電反應堆 用奧氏體不銹鋼棒材的制備方法。采用該方法制備的核電反應堆用奧氏體不銹鋼棒材的尺 寸公差不大于0.02mm,直線度不大于0.2mm/m,力學性能完全滿足ASTMA276技術條件的要 求,顯微組織均勻細小,晶界清晰并無碳化物析出,晶粒度最終評級為8.5~9級。
[0009]為解決上述技術問題,本發明采用的技術方案是:一種核電反應堆用奧氏體不銹 鋼棒材的制備方法,其特征在于,該方法包括以下步驟:
[0010] 步驟一、對奧氏體不銹鋼棒坯進行第一輥模拉拔,得到第一拉拔棒坯;所述第一輥 模拉拔為冷拉拔,所述第一模拉拔的加工率為60%~85%;
[0011] 步驟二、對步驟一中所述第一拉拔棒坯進行加熱,使第一拉拔棒坯以300°C/min~ 400°C/min的升溫速率升溫至1050°C~1150°C進行第一固溶處理,然后水冷至25°C室溫;
[0012] 步驟三、對步驟二中水冷后的第一拉拔棒坯進行第二輥模拉拔,得到第二拉拔棒 坯;所述第二輥模拉拔為冷拉拔,所述第二輥模拉拔的加工率為40 %~90 %;
[0013] 步驟四、對步驟三中所述第二拉拔棒坯進行固定模拉拔,使第二拉拔棒坯歸圓;所 述固定模拉拔為冷拉拔,所述固定模拉拔的加工率為3%~10% ;
[0014] 步驟五、對步驟四中歸圓后的第二拉拔棒坯進行加熱,使第二拉拔棒坯以300°C/ min~400°C/min的升溫速率升溫至950°C~1150°C進行第二固溶處理,然后水冷至25°C室 溫;
[0015] 步驟六、對步驟五中第二固溶處理后的第二拉拔棒坯進行電加熱張力矯直,然后 對電加熱張力矯直后的第二拉拔棒坯進行輥式矯直,之后進行磨削和拋光處理,最終得到 形狀為圓柱形的核電反應堆用奧氏體不銹鋼棒材,所述核電反應堆用奧氏體不銹鋼棒材的 截面直徑為5.5mm~12.5mm,尺寸公差不大于0.02mm,直線度不大于0.2mm/m。
[0016] 上述的一種核電反應堆用奧氏體不銹鋼棒材的制備方法,其特征在于,步驟一中 所述奧氏體不銹鋼棒還為圓柱形棒還,所述奧氏體不銹鋼棒還的截面直徑為30mm~45mm。
[0017]上述的一種核電反應堆用奧氏體不銹鋼棒材的制備方法,其特征在于,步驟一中 所述第一輥模拉拔的加工率為75%~80%。
[0018] 上述的一種核電反應堆用奧氏體不銹鋼棒材的制備方法,其特征在于,步驟三中 所述第二輥模拉拔的加工率為55%~65%。
[0019] 上述的一種核電反應堆用奧氏體不銹鋼棒材的制備方法,其特征在于,步驟四中 所述固定模拉拔的加工率為3 %~5 %。
[0020] 上述的一種核電反應堆用奧氏體不銹鋼棒材的制備方法,其特征在于,步驟六中 所述電加熱張力矯直的溫度為700°C~800°C。
[0021] 上述的一種核電反應堆用奧氏體不銹鋼棒材的制備方法,其特征在于,步驟六中 所述核電反應堆用奧氏體不銹鋼棒材的截面直徑為8.5mm~11.5mm。
[0022] 本發明與現有技術相比具有以下優點:
[0023] 1、本發明采用輥模拉拔與固定模拉拔相結合的加工方式,其中輥模拉拔工藝加工 不銹鋼棒材時為滾動摩擦,不需要潤滑劑且加工變形量較大,變形均勻,但由于輥模拉拔后 的棒坯的橢圓度及尺寸公差較大,因此最終采用小變形量的固定模拉拔進行歸圓,從而保 證產品規格。
[0024] 2、目前輥模拉拔設備多用于絲材加工,通常和卷絲滾筒連用,會導致棒材加工后 產生較大弧度,不利于矯直。本發明將輥模拉拔用于棒材領域,充分利用輥模拉拔的加工特 性,利于制備更尚品質的不鎊鋼棒材。
[0025] 3、由于核電反應堆用奧氏體不銹鋼對于強度的要求較高,且對成品棒材尺寸精度 的要求很苛刻,所述本發明采用電加熱張力矯直和輥式矯直相結合的矯直工藝對棒材進行 矯直。加熱矯直時矯直溫度的選擇極為重要,溫度過高會導致棒材力學性能下降,溫度太低 則起不到矯直效果,同時可能析出碳化物影響其腐蝕性能,因此本發明通過付出大量創造 性工藝試驗來確定加熱矯直溫度,最終優化出加熱矯直溫度為700°C~800°C。
[0026] 4、采用本發明制備的核電反應堆用奧氏體不銹鋼棒材的尺寸公差不大于0.02_, 直線度不大于〇. 2mm/m,力學性能完全滿足ASTMA276技術條件的要求,顯微組織均勻細小, 晶界清晰并無碳化物析出,晶粒度最終評級為8.5~9級。
[0027]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步詳細說明。
【附圖說明】
[0028]圖1為本發明實施例1制備的核電反應堆用奧氏體不銹鋼棒材的金相組織圖。
【具體實施方式】
[0029] 實施例1
[0030]本實施例核電反應堆用奧氏體不銹鋼棒材的制備方法包括以下步驟:
[0031]步驟一、選取形狀為圓柱形,截面直徑為30mm的奧氏體不銹鋼棒坯,然后采用輥模 拉拔機對奧氏體不銹鋼棒還進行第一 模拉拔,得到第一拉拔棒還;所述第一 模拉拔為 冷拉拔,所述第一$昆模拉拔的加工率為75% ;所述第一拉拔棒還的截面形狀為近圓形,截面 直徑的平均尺寸為15_;
[0032]步驟二、采用通電的方法對步驟一中所述第一拉拔棒坯進行加熱,同時采用紅外 測溫儀對第一拉拔棒坯的溫度進行實時監控,并根據所測溫度對通電電流進行調節,使第 一拉拔棒坯以350°C/min的升溫速率升溫至1150°C進行第一固溶處理,然后水冷至25°C室 溫;
[0033]步驟三、采用輥模拉拔機對步驟二中經第一固溶處理并水冷后的第一拉拔棒坯進 行第二輯模拉拔,得到第二拉拔棒還;所述第二輯模拉拔為冷拉拔,所述第二輯模拉拔的加 工率為55%;所述第二拉拔棒坯的截面形狀為近圓形,截面直徑的平均尺寸為10_;
[0034]步驟四、采用拉拔機對步驟三中所述第二拉拔棒坯進行固定模拉拔,使第二拉拔 棒坯歸圓;所述固定模拉拔為冷拉拔,所述固定模拉拔的加工率為3%;所述固定模拉拔后 第二拉拔棒坯的截面形狀為圓形,截面直徑的平均尺寸為9.9mm;
[0035]步驟五、采用通電的方法對步驟四中固定模拉拔后的第二拉拔棒坯進行加熱,同 時采用紅外測溫儀對固定模拉拔棒坯的溫度進行實時監控,并根據所測溫度對通電電流進 行調節,使第二拉拔棒坯以350°C/min的升溫速率升溫至1100°C進行第二固溶處理,然后水 冷至25°C室溫;
[0036]步驟六、采用電加熱張力矯直機對步驟五中第二固溶處理后的第二拉拔棒坯在溫 度為750°C的條件下進行電加熱張力矯直,然后采用輥式矯直機對電加熱張力矯直后的第 二拉拔棒還進行輯式矯直,矯直后的第二拉拔棒還的截面直徑為9.9mm,橢圓度不大于 0.01mm,之后采用磨削與拋光相結合的精整工藝對矯直后的棒材進行加工,最終得到核電 反應堆用奧氏體不銹鋼棒材。
[0037]本實施例制備的核電反應堆用奧氏體不銹鋼棒材的形狀為圓柱形,截面直徑為 9 · 7mm,長度4000mm,棒材的尺寸公差不大于0.02mm,直線度不大于0 · 2mm/m。本實施例制備 的核電反應堆用奧氏體不銹鋼棒材的金相組織如圖1所示,從圖1可知該棒材的組織細小均 勻,晶界清晰且無碳化物析出,最終晶粒度評級為8.5~9級。本實施例制備的核電反應堆用 奧氏體不銹鋼棒材力學性能數據見表1。
[0038]表1實施例1所制棒材的力學性能數據
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