1Cr17Ni2马氏体不锈钢锻件开发

文/任文·太原重工锻造分公司

马红翠·山西长锋公司

1Cr17Ni2马氏体不锈钢锻件开发

文/任文·太原重工锻造分公司

马红翠·山西长锋公司

任文，太原重工锻造分公司锻压厂技术科副科长，主要从事锻件锻造成形工艺和热处理工艺研究，主要主持完成卫星发射塔架锻件项目、俄罗斯大型环轨锻件项目。

1Cr17Ni2是一种用途广泛的高强度不锈钢，是大型水轮发电机组和船用特种电机的轴、销、螺栓等零件的专用材料。其特点是在保留铁素体不锈钢耐蚀性的同时，又具有马氏体不锈钢的高强度，但此种钢锻件容易出现锻造大变形开裂、表面小龟裂以及锻后退火裂纹等问题。

本文通过对加热、锻造、锻后热处理工艺等关键工序的探讨，预防和解决生产时产生的各种缺陷，摸索出一套合理、完整的1Cr17Ni2材料叶轮锻件制造工艺，生产出达到用户的技术条件的产品，为深入开展马氏体不锈钢锻件研发打下了技术基础。

制定生产制造工艺

材料的控制

根据用户要求，采用精炼+真空脱气冶炼方法生产的钢锭，原材料的化学成分、低倍及高倍检测结果均符合标准要求。1Cr17Ni2材料化学成分检测结果如表1所示。由表1可见， P、S、Cu等有害元素的实测含量远低于标准要求，且其余金属元素含量基本都控制在标准要求的中间值附近。

表1 1Cr17Ni2材料化学成分检测 单位：%

锻造加热工艺

根据上述情况，工艺人员不断改进加热工艺。考虑到加热速度不能过快且在高温区停留时间也不能太长，于是增加一个400℃低温区的保温阶段，坯料装炉后先在400℃保温一段时间，使坯料内外温度一致；加热到650℃过程采用较慢升温速度，保证坯料内外温度基本一致，尽可能减少温度应力的产生。图1所示为锻造加热曲线。

锻造过程控制

1Cr17Ni2是马氏体铁素体型耐蚀不锈钢，锻造工艺性能较差。为了防止锻件开裂，锻造时不允许用上下平砧进行锻造，应使用上平下V型砧锻造；第一火锻造时要采用小压下量快锻，在锻造最后一火时变形量要在30%～40%以上；严格控制始锻温度和终锻温度，并用手持式测温仪现场测量实时锻造温度，发现温度低于终锻温度，应及时入炉。在生产中为了得到细晶粒组织，终锻温度或者精整工序一般要取比规定的始锻温度低50～80℃。

锻后退火工艺

1Cr17Ni2材料具有475℃脆性和550℃高温回火脆性，且化学成分波动对该钢的机械性能影响很大，所以热处理工艺对1Cr17Ni2材料的合理使用起着重要作用。

由于锻件截面规格较大，并且1Cr17Ni2不锈钢导热性很差，与坯料加热原理一样，退火处理时坯料内外温度差会使锻件内部产生较大的温度应力，进而导致锻件裂纹。因此锻后退火工艺采用等温退火，等温退火在等温条件下转变可以获得相对均匀的组织和性能。等温前要保证尽快从加热温度降温至等温温度，以免在前期的连续降温过程中因降温速度过慢形成大量的不均匀组织。锻件冷却至250℃并保温4h后出炉，这样退火更均匀，锻件的内外部应力更小，出现热处理裂纹的几率越小。图2所示为退火工艺曲线。

图1 锻造加热曲线

项目关键技术及创新点

原材料的控制

高质量的原材料是确保产品成功的关键因素之一，原材料的成分波动即使是在规定成分范围内，对δ-铁素体含量也会产生极大影响，因此合理选择原材料化学成分范围也是需要注意的。为保证锻件质量和试验成功率，我公司进一步优化原材料成分范围和完善金相组织要求，P、S、Cu等有害元素的含量远低于标准要求，且其余金属元素基本都控制在标准要求的中间值附近。

（3）采用差压双塔萃取精馏工艺进行节能改造，经过比较分析，节能7.06%，模拟结果为对异丙醇-环己烷共沸体系的分离工艺的工业设计提供参考。

图2 退火工艺曲线

锻造加热的控制

1Cr17Ni2和一般的马氏体钢不同的是，随着成分的变化，该钢组织中会含有5%～15%的铁素体。由于α相和δ相力学性能不同，塑性变形时，产生的变形不均匀，在两相界面上可能产生裂纹。因此，1Cr17Ni2在高温区停留时间不能太长，否则会造成严重氧化、元素贫化还有晶粒粗大。

锻后退火工艺的控制

1Cr17Ni2是由马氏体相和碳化铬析出相共同强化的，过量碳化铬析出会导致材料脆化，热处理过程中应避开碳化铬析出相的峰值温度区。退火过程结束后，必须保证锻件表面和内部温度均匀再出炉，防止出现温度应力引起的裂纹。

结束语

通过对1Cr17Ni2叶轮关键技术的分析，顺利的完成了锻件生产制造，并总结出一套较成熟、完整的制造工艺。1Cr17Ni2不锈钢锻件的研制成功将为我公司进一步拓展马氏体不锈钢产品市场提供强大的数据支持和参考价值，创造更大的经济和社会效益。

小常识 电动螺旋压力机保养

每月检查保养项目

⑴电控柜内每月彻底吹扫一次（控制柜先断电20min后再吹扫，步骤→先正面→再背面→从上往下吹；如果电机控制器灰尘较大、建议拆面板吹扫。吹扫完毕恢复完成后，控制柜静止20min以上再通电）。

⑵所有电器连接螺栓紧固一次。检查电机位置线插头有无松动，打开电机接线盒检查主动力线。

⑶润滑油站油箱、吸油滤网、回油滤网、管路滤网需彻底清洗一次。检查油箱内杂质情况，判断是否需要更换新润滑油。

⑷检查刹车皮、联组带等易损件的磨损情况。

⑸检查球面轴承间隙。

⑹紧固螺母压盖螺栓一次。

每三个月检查保养项目

⑴彻底更换润滑油一次（清洗滑块内腔、润滑泵站、过滤网）。

⑵检查紧固地脚螺栓（底座楔铁的紧固情况）。

（本常识由淄博桑德机械设备有限公司田江涛提供，小编这里致谢喽！）