本發明涉及一種耐熱鋼，尤其是涉及一種1cr11ni2w2mov耐熱鋼，屬于冶金生產工藝技術領域。本發明還涉及一種用于對所述1cr11ni2w2mov耐熱鋼進行調質熱處理的工藝方法。

　　背景技術：

　　1cr11ni2w2mov鋼是原蘇聯50年代末研制成功的馬氏體不銹鋼，牌號為961。1cr11ni2w2mov鋼是在低碳的12％cr鋼中加入大量的w，mo，v等縮小奧氏體相區的鐵素體形成的元素，使其具有馬氏體相變硬化能力，而得到的一種新型的馬氏體耐熱不銹鋼。該鋼種具有良好的綜合力學性能，在航空工業中已被廣泛用于制造600℃以下工作的發動機葉片，盤，軸，及壓縮彈簧、和火藥起動器殼體等重要零部件。

　　該馬氏體類不銹鋼在加熱、冷卻過程中，其組織發生同素異晶轉變，因而可以通過熱處理方法細化晶粒，提高鋼的力學性能和抗腐蝕性能。該鋼不僅具有良好的抗腐蝕性能，還能通過熱處理獲得高的力學性能，因而被廣泛用作航空發動機的壓氣機葉片盤及渦輪軸等重要承力零件。

　　通常用于600℃以下的發動機或軸類等重要零件，要求材料通過調質熱處理后的力學性能滿足相關技術協議要求，尤其是600℃的高溫持久性能。故對鍛制材料進行調質熱處理尤其重要。

　　技術實現要素：

　　本發明所要解決的技術問題是：提供一種能滿足用戶對不同規格的鍛制或軋制材料的力學性能和600℃的高溫持久性能的技術需求的1cr11ni2w2mov耐熱鋼。本發明還提供一種用于對所述1cr11ni2w2mov耐熱鋼進行調質熱處理的工藝方法。

　　為解決上述技術問題所采用的技術方案是：1cr11ni2w2mov耐熱鋼，所述的耐熱鋼為包含量有下述重量份組分的調質熱處理鋼板，

　　所述的重量份組分為c0.13～0.15％、si0.40～0.40％、mn0.25～0.50％、cr10.8～11.20％、ni1.50～1.70％、w1.70～1.80％、mo0.38～0.43％、v0.20～0.25％，余量為fe和不可避免的雜質，

　　回火處理后的調質熱處理耐熱鋼鋼板的σb：1205～1230mpa,σ0.2：1020～1080mpa，a：15～18％，z：70～76％，akv：118.3～134.7j，hbw：283～317，其綜合力學性能較好，且在溫度600℃下，在加載應力540n/mm的作為下，高溫持久時間大于150h不斷裂。

　　進一步的是，所述不可避免包括p和s，其中按重量百分比計的p≤0.025％，s≤0.010％。

　　一種用于對所述1cr11ni2w2mov耐熱鋼進行調質熱處理的工藝方法，所述的工藝方法包括按順序設置的淬火處理和回火處理，

　　其中，所述的淬火處理至少包括淬火預熱處理工步、奧氏體化熱處理工步和油淬熱處理工步幾個步驟。

　　進一步的是，所述的回火處理是按下述步驟進行的，

　　待油淬熱處理的坯料冷卻至室溫后，將其繼續放入臺車式燃氣爐中，并按60℃/h的加熱速率加熱至680～700℃，保溫，出爐空冷至室溫完成所述的回火處理工作，

　　其中，所述保溫的保溫時長按坯料外徑的2.3～2.5倍進行計算確定，單位為分鐘。

　　上述方案的優選方式是，所述的淬火預熱處理工步是按下述步驟進行的，

　　將鍛制或軋制鋼坯放入臺車式燃氣爐中按50℃/h的加熱速率加熱至600～650℃，并到溫后均熱15分鐘保溫完成所述的淬火預熱處理工步，

　　其中，所述保溫的保溫時長按坯料外徑φ≤200mm的坯料，保溫30～60分鐘；坯料外徑φ＞200mm的坯料，保溫60～120分鐘控制。

　　進一步的是，所述的奧氏體化熱處理工步是按下述步驟進行的，

　　將淬火預熱處理后的坯料按90℃/h的加熱速率加熱至1010～1020℃，并保溫完成所述的碳化物溶解與金相組織調節加熱處理工作，

　　其中，所述保溫的保溫時長按1.0～1.1×坯料的截面積分鐘控制。

　　上述方案的優選方式是，所述的油淬熱處理工步是按下述步驟進行的，

　　將奧氏體化熱處理后獲得的坯料出爐進行油淬，并在坯料溫度達到100℃以下出油空冷至室溫。

　　本發明的有益效果是：本申請通過有效控制1cr11ni2w2mov耐熱鋼，并將將按上述控制組分冶煉獲得的耐熱鋼鋼坯布按先后順序分別進行淬火處理和回火處理，而在淬火處理至少包括淬火預熱處理工步、碳化物溶解與金相組織調節加熱處理工步和油淬熱處理工步幾個步驟，這樣不僅能滿足用戶對不同規格的鍛制或軋制材料的力學性能，而且可以有效的保證耐熱鋼600℃高溫持久性能的技術需求。

　　具體實施方式

　　為了解決現有技術中存在的上述技術問題，本發明提供的一種能滿足用戶對不同規格的鍛制或軋制材料的力學性能和600℃的高溫持久性能的技術需求的1cr11ni2w2mov耐熱鋼，對所述1cr11ni2w2mov耐熱鋼進行調質熱處理的工藝方法。所述的耐熱鋼為包含量有下述重量份組分的調質熱處理鋼板，所述的重量份組分為c0.13～0.15％、si0.40～0.40％、mn0.25～0.50％、cr10.8～11.20％、ni1.50～1.70％、w1.70～1.80％、mo0.38～0.43％、v0.20～0.25％，余量為fe和不可避免的雜質。所述的工藝方法包括按順序設置的淬火處理和回火處理，

　　其中，所述的淬火處理至少包括淬火預熱處理工步、奧氏體化熱處理工步和油淬熱處理工步幾個步驟。本申請通過有效控制1cr11ni2w2mov耐熱鋼，并將將按上述控制組分冶煉獲得的耐熱鋼鋼坯布按先后順序分別進行淬火處理和回火處理，而在淬火處理至少包括淬火預熱處理工步、奧氏體化熱處理工步和油淬熱處理工步幾個步驟，這樣不僅能滿足用戶對不同規格的鍛制或軋制材料的力學性能，而且可以有效的保證耐熱鋼600℃高溫持久性能的技術需求。

　　上述實施方式中，為了更好的控制本申請所述耐熱鋼的組分，盡可能的通過本申請的熱處理方法獲得更持久的600℃高溫性能，本申請所述不可避免包括p和s，其中按重量百分比計的p≤0.025％，s≤0.010％。相應的，所述的回火處理是按下述步驟進行的，待油淬熱處理的坯料冷卻至室溫后，將其繼續放入臺車式燃氣爐中，并按60℃/h的加熱速率加熱至680～700℃，保溫，出爐空冷至室溫完成所述的回火處理工作，其中，所述保溫的保溫時長按坯料外徑的2.3～2.5倍進行計算確定，單位為分鐘。而所述的淬火預熱處理工步是按下述步驟進行的，將鍛制或軋制鋼坯放入臺車式燃氣爐中按50℃/h的加熱速率加熱至600～650℃，并到溫后均熱15分鐘保溫完成所述的淬火預熱處理工步，其中，所述保溫的保溫時長按坯料外徑φ≤200mm的坯料，保溫30～60分鐘；坯料外徑φ＞200mm的坯料，保溫60～120分鐘控制。所述的碳化物溶解與金相組織調節加熱處理工步是按下述步驟進行的，將淬火預熱處理后的坯料按90℃/h的加熱速率加熱至1010～1020℃，并保溫完成所述的碳化物溶解與金相組織調節加熱處理工作，其中，所述保溫的保溫時長按1.0～1.1×坯料的截面積分鐘控制。所述的油淬熱處理工步是按下述步驟進行的，將奧氏體化熱處理后獲得的坯料出爐進行油淬，并在坯料溫度達到100℃以下出油空冷至室溫。

　　綜上所述，采用本申請組分的1cr11ni2w2mov耐熱鋼，并按上述的淬火處理和回火處理對耐熱鋼進行處理后，其力學性能和高溫持久性能完全滿足軸類鋼的工況使用條件。熱處理后的坯料力學性能：σb：1205～1230mpa,σ0.2：1020～1080mpa，a：15～18％，z：70～76％，akv：118.3～134.7j，hbw：283～317，其綜合力學性能較好。且在溫度600℃下，在加載應力540n/mm的作為下，高溫持久時間大于150h不斷裂。

　　實施例1

　　表1為實施例1中產品技術要求

　　表1產品技術要求

　　本實施例提供一種耐熱鋼1cr11ni2w2mov調質熱處理方法，其工藝流程均為：臺車式燃氣爐進行600～650℃預熱并保溫→繼續加熱至1010～1020℃并保溫→出爐水淬至低于100℃→臺車式燃氣爐進行680～700℃回火，并保溫→出爐空冷至室溫。

　　具體地，以規格為φ350mm的鋼坯為例，其熱處理工藝如下：

　　(1)淬火：坯料在臺車式燃氣爐逐支布料，坯料與坯料之間應有一定間隙，最多不超過3層布料。首先將坯料按50℃/h加熱至640±10℃進行均熱熱處理，保溫45分鐘；然后，將坯料按90℃/h加熱至1015±10℃，均熱15分鐘，并保溫26小時40分鐘；最后，將坯料出爐進行油淬，當坯料溫度低于100℃后出油空冷至室溫。

　　(2)回火：將空冷至室溫的坯料放入臺車式燃氣爐進行回火。首先，將坯料按60℃/h加熱至700±10℃，保溫13小時30分鐘，然后出爐空冷至室溫。

　　根據本實施例所獲得的產品的力學性能數據如表2所示：

　　表2所例實物力學性能

　　由表1和表2可知，根據本實施例方法所獲得的產品的力學性能能夠滿足產品的技術要求，且性能穩定。

　　采用本熱處理方法生產的耐熱鋼1cr11ni2w2mov，其力學滿足技術要求，且600℃的高溫持久性能完全滿足該產品在軸類工況環境中使用。

　　技術特征：

　　1.1cr11ni2w2mov耐熱鋼，其特征在于：所述的耐熱鋼為包含量有下述重量份組分的調質熱處理鋼板，

　　所述的重量份組分為c0.13～0.15％、si0.40～0.40％、mn0.25～0.50％、cr10.8～11.20％、ni1.50～1.70％、w1.70～1.80％、mo0.38～0.43％、v0.20～0.25％，余量為fe和不可避免的雜質，

　　回火處理后的調質熱處理耐熱鋼鋼板的σb：1205～1230mpa,σ0.2：1020～1080mpa，a：15～18％，z：70～76％，akv：118.3～134.7j，hbw：283～317，其綜合力學性能較好，且在溫度600℃下，在加載應力540n/mm的作為下，高溫持久時間大于150h不斷裂。

　　2.根據權利要求1所述的1cr11ni2w2mov耐熱鋼，其特征在于：所述不可避免包括p和s，其中按重量百分比計的p≤0.025％，s≤0.010％。

　　3.一種用于對權利要求2所述1cr11ni2w2mov耐熱鋼進行調質熱處理的工藝方法，其特征在于：所述的工藝方法包括按順序設置的淬火處理和回火處理，

　　其中，所述的淬火處理至少包括淬火預熱處理工步、奧氏體化熱處理工步和油淬熱處理工步幾個步驟。

　　4.根據權利要求3所述的工藝方法，其特征在于：所述的回火處理是按下述步驟進行的，

　　待油淬熱處理的坯料冷卻至室溫后，將其繼續放入臺車式燃氣爐中，并按60℃/h的加熱速率加熱至680～700℃，保溫，出爐空冷至室溫完成所述的回火處理工作，

　　其中，所述保溫的保溫時長按坯料外徑的2.3～2.5倍進行計算確定，單位為分鐘。

　　5.根據權利要求3或4所述的工藝方法，其特征在于：所述的淬火預熱處理工步是按下述步驟進行的，

　　將鍛制或軋制鋼坯放入臺車式燃氣爐中按50℃/h的加熱速率加熱至600～650℃，并到溫后均熱15分鐘保溫完成所述的淬火預熱處理工步，

　　其中，所述保溫的保溫時長按坯料外徑φ≤200mm的坯料，保溫30～60分鐘；坯料外徑φ＞200mm的坯料，保溫60～120分鐘控制。

　　6.根據權利要求5所述的工藝方法，其特征在于：所述的奧氏體化熱處理工步是按下述步驟進行的，

　　將淬火預熱處理后的坯料按90℃/h的加熱速率加熱至1010～1020℃，并保溫完成所述的碳化物溶解與金相組織調節加熱處理工作，

　　其中，所述保溫的保溫時長按1.0～1.1×坯料的截面積分鐘控制。

　　7.根據權利要求6所述的工藝方法，其特征在于：所述的油淬熱處理工步是按下述步驟進行的，

　　將奧氏體化熱處理后獲得的坯料出爐進行油淬，并在坯料溫度達到100℃以下出油空冷至室溫。

　　技術總結

　　本發明公開了一種1Cr11Ni2W2MoV耐熱鋼及其調質熱處理工藝方法，屬于冶金生產工藝技術領域。提供一種能滿足用戶對不同規格的鍛制或軋制材料的力學性能和600℃的高溫持久性能的技術需求的1Cr11Ni2W2MoV耐熱鋼及其調質熱處理工藝方法。所述的耐熱鋼為包含量有下述重量份組分的調質熱處理鋼板，所述的重量份組分為C 0.13～0.15％、Si 0.40～0.40％、Mn 0.25～0.50％、Cr 10.8～11.20％、Ni 1.50～1.70％、W 1.70～1.80％、Mo 0.38～0.43％、V 0.20～0.25％，余量為Fe和不可避免的雜質。所述的工藝方法包括按順序設置的淬火處理和回火處理，其中，所述的淬火處理至少包括淬火預熱處理工步、奧氏體化熱處理工步和油淬熱處理工步幾個步驟。

　　技術研發人員：涂露寒

　　受保護的技術使用者：成都先進金屬材料產業技術研究院有限公司

　　技術研發日：2019.09.24

　　技術公布日：2019.11.19