供应1Cr11Ni2W2MoV耐热不锈钢
- 供应商
- 深圳市宏永昌金属材料有限公司
- 认证
- 报价
- ¥32.00元每KG
- 品牌
- 国产
- 型号
- 1Cr11Ni2W2MoV
- 联系电话
- 0755-33197806
- 手机号
- 13249074074
- 经理
- 黄永程
- 所在地
- 深圳市宝安区松岗街道东辅路8-22号
- 更新时间
- 2015-12-31 09:11
1cr11ni2w2mov具有良好的综合力学性能,在航空工业中已广泛用于制造600℃以下工作的发动机叶片、盘、轴等重要零部件。
探讨了航空1cr11ni2w2mov钢叶片热加工工艺与力学性能的关系。工艺试验结果表明,该钢的力学性能主要与锻造变形程度、尺寸效应、回火脆性和δ-f组织等因素有关。 关键词:航空发动机叶片;力学性能;锻造;热处理 一、前言 1cr11ni2w2mov钢是在低碳的12%cr钢中加入大量的w、mo、v等缩小奥氏体相区的铁素体形成元素,使得钢具有马氏体相变硬化能力,所得到的一种新型马氏体耐热不锈钢。该钢具有良好的综合力学性能,在航空工业中已广泛用于制造600℃以下工作的发动机叶片、盘、轴等重要零部件。 本文主要探讨了航空1cr11ni2w2mov钢叶片热加工工艺(锻造及热处理)与力学性能的关系。 二、原材料和工艺设备 航空1cr11ni2w2mov钢叶片是重要的二级锻件。锻件用原材料电渣钢热轧棒必须符合yb675-7《航空用不锈钢及耐热钢钢棒》和hb5270-83《航空发动机转动件用不锈钢棒》等技术标准及有关所颁技术条件的规定;原材料经复检合格,拔皮去除表面缺陷后,方可投入使用。复检后的化学成份见表1,叶片的终力学性能应达到表2的规定[1]。
表1 1cr11ni2w2mov钢化学成分(wt%)
表2 1cr11ni2w2mov钢终力学性能要求
1cr11ni2w2mov钢叶片的热加工工艺试验加热设备均采用rjx-45-9、rjx-75-13工业电炉。原材料装炉前应彻底清除电炉内异物,杜绝混料,按工艺要求校验控温仪表;为提高炉温均匀性,可采用炉门石棉隔热栅,有效率≥87%。 三、工艺试验 航空1cr11ni2w2mov钢叶片热加工工艺规范的拟定,应严格按照hb5024-89《航空用钢锻件》中的技术规定执行,终达到表2要求的力学性能。 1.锻造工艺 1cr11ni2w2mov钢叶片锻造工艺试验方案如表3所示。
表3 1cr11ni2w2mov钢叶片锻造工艺试验
表中:f1—单个毛坯一火锻造成形。 f2—一火锻造成形,再均匀切断为三件。 f3—二火锻造成形,即预锻后均匀切断为三件,再加热终锻成形。 在高温时,1cr11ni2w2mov钢叶片的组织为奥氏体(a)及少量的δ-铁素体(f),具有良好的热塑性,易于压力加工。为避免组织粗大和δ-f含量过高,锻造的始锻和终锻温度不要太高。停锻后,锻件应置于灰箱中缓冷,防止龟裂发生。适宜的锻造工艺规范应为:850℃预热+(1140±20)℃始锻+(850~900)℃终锻/灰箱冷。 锻件的表面质量不允许有过烧裂纹和严重影响性能的其它缺陷存在;小裂纹、嵌入和成片的氧化皮必须全部清除;一般缺陷的存在均须保证锻件留有≥(2)/(3)的公称加工余量。在锻件的断口和酸浸试片上显示的低倍组织,不允许有白斑、白点、缩孔、气泡、翻皮、点针偏析和层状断口存在。一经发现严重质量问题,锻件应予报废。 2.热处理工艺 (1)预备热处理 1cr11ni2w2mov钢叶片预备热处理即锻后热处理,目的是消除锻造加工缺陷和应力,改善其组织,促使充分聚集的碳化物固溶,并可保证所要求的力学性能(布氏硬度要求d=3.70~4.30)。预备热处理的工艺规范是:850℃预热(视装炉量)+(1000±10)℃正火/空冷+(740±10)℃回火/空冷或850℃预热+(740±10)℃回火/空冷。 (2)终热处理 1cr11ni2w2mov钢叶片终热处理正确的工艺规范为:850℃预热(视装炉量)+(1010±10)℃淬火/油冷+(550~570)℃回火/空冷。 1)淬火1cr11ni2w2mov钢淬火加热温度越高,碳化物溶解得越多,当加热至1000℃时,碳化物已全部溶解,若加热温度过高,就会产生过多的δ-f,使钢的性能恶化(主要是强韧性、疲劳性能、蠕变性能的降低)。因此,淬火加热温度应以保证既达到充分奥氏体化,但又只产生少量的δ-f为原则,以(1000~1020)℃为适宜。该钢的淬硬性和淬透性好,<?φ200mm的工件均可淬透,故对类似于航空发动机叶片毛坯的薄壁件,为避免过快的冷却速度造成变形和开裂缺陷,采用油冷淬火效果较好。 2)回火1cr11ni2w2mov钢叶片的回火是一个十分重要的工序,将对终力学性能产生显著影响。该钢存在二个回火脆性区((350~530)℃和(600~670)℃)是回火工艺的难点。合适的回火温度范围很窄,稍有偏差就会使钢的冲击韧性下降,所以操作时应十分谨慎。根据1cr11ni2w2mov钢叶片的工作条件,选定550~570℃的回火温度,可以获得的综合力学性能。 四、试验结果 经过理化检验测试,1cr11ni2w2mov钢叶片终热处理后的力学性能如表4所示。
表4 1cr11ni2w2mov钢叶片终热处理后力学性能(平均值)
五、结果分析 由表4试验结果可知,7种型号规格的航空1cr11ni2w2mov钢叶片终热处理后的力学性能基本合格,其中ot21-1、ot21-2及ot63、ot64等4种叶片的综合力学性能、强韧性;ot21-1、ot23叶片具有很高的冲击韧性和塑性,但抗拉强度比hb5024-89中的技术规定低;ot22-2叶片的综合力学性能相对较差,其韧性指标勉强达到要求,抗拉强度低3.6%。 1.锻造对力学性能的影响 锻造变形程度(锻造比)是影响综合力学性能的重要因素之一,适宜的锻造比应大于2,反复镦拔有利于破碎材料中的粗大和网状碳化物,可以得到较均匀的力学性能和适中的晶粒度。 2.尺寸效应对力学性能的影响 锻件原材料尺寸越大,则内部原始缺陷的几率越大,锻造后钢的组织也不如小尺寸致密,故尺寸效应越严重。 3.回火脆性对力学性能的影响 1cr11ni2w2mov钢出现的回火脆性,使冲击韧性下降,可能与某种复杂硬化相的析出有关[2]。电子扫描分析证实,钢在回火脆性温度范围内回火,断裂韧性k1c值呈现低谷,这恰与回火二次硬化峰相对应,二次硬化峰的出现是因为(cr、w、mo、v)2c和(cr、w、mo、v)23c6复杂碳化物的析出所致。且在回火脆性区内析出的碳化物都是在m基体上以薄壳形式析出的;若避开回火脆性区回火,则碳化物聚集,薄壳破裂,冲击韧性上升。这就是的“薄壳致脆理论”。 4.δ-f含量对力学性能的影响 1cr11ni2w2mov钢通常含有少量的δ-f,含量若超过5%,横向力学性能显著下降(表5)。故应对钢的冶炼、锻造和热处理采取相应措施,来降低δ-f的含量。如原材料应采取电渣钢热轧棒,加强化学成份的复检;锻造和淬火加热温度不宜过高,以达到充分奥氏体化为原则;回火时间一要足够,保证能使碳化物形成元素充分扩散,二要适当,回火时间太长无助于提高性能,有害无益,应控制在(2.5~3.5)h为宜。
表5δ-f含量对钢的力学性能影响
六、结束语 在热加工工艺过程中,航空1cr11ni2w2mov钢叶片的力学性能主要与锻造变形程度、尺寸效应、回火脆性和δ-f组织等因素有关;认真执行hb5024-89等有关技术规定,实施正确的热加工工艺规范,是提高1cr11ni2w2mov钢叶片的综合力学性能,特别是控制好批量生产时产品质量的重要保证。
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