阅读说明：本技术 一种细化fb2转子钢晶粒的热处理工艺 (Heat treatment process for refining FB2 rotor steel grains ) 是由 彭建强 刘新新 韩亮 徐勤 冯天澍 周立艳 李毅刚 徐佰明 王德彪 于海欧 魏双 于 2020-04-07 设计创作，主要内容包括：一种细化FB2转子钢晶粒的热处理工艺,涉及一种钢热处理工艺。目的是解决现有方法处理得到的FB2转子钢存在粗晶的问题。方法：在700-770℃下保温(0.4-0.6)h/25mm,然后依次经淬火、第1次回火和第2次回火。本发明在700-770℃温度范围内长期保温,将发生珠光体转变,形成与原奥氏体截然不同的固体新相,新相包括铁素体、以及铁素体和细小的M23(C,B)6碳硼化物构成的共析组织,打破了原有的奥氏体晶界,进而消除组织遗传性,使FB2转子钢锻件的晶粒得到细化。本发明适用于FB2转子钢的热处理。(A heat treatment process for refining FB2 rotor steel grains relates to a steel heat treatment process. The method aims to solve the problem that the FB2 rotor steel processed by the existing method has coarse grains. The method comprises the following steps: keeping the temperature at 700-770 ℃ (0.4-0.6) h/25mm, and then sequentially carrying out quenching, 1 st tempering and 2 nd tempering. The invention keeps the temperature for a long time in the temperature range of 700-770 ℃, pearlite transformation occurs, a new solid phase which is completely different from the prior austenite is formed, the new phase comprises ferrite, and a eutectoid structure which is formed by the ferrite and fine M23(C, B)6 carborundum, the prior austenite crystal boundary is broken, the tissue inheritance is eliminated, and the crystal grains of the FB2 rotor steel forging are refined. The invention is suitable for the heat treatment of FB2 rotor steel.)

一种细化FB2转子钢晶粒的热处理工艺

技术领域

本发明涉及一种钢热处理工艺。

背景技术

FB2转子钢是一种620℃等级转子钢，已经广泛用于国内外600℃等级及以上超超临界汽轮机机组。FB2转子钢具有优异的蠕变持久强度，在620℃以及10万小时持续时间下的持久强度超过100MPa。优异的蠕变持久强度主要由于钢中添加了100ppm左右B元素。B元素进入钢的主要强化相M23C6型碳化物中，形成M23(C,B)6型碳硼化物，进而抑制强化相碳化物的聚集长大，提高了碳化物的稳定性，显著提高钢的蠕变持久性能。然后，M23(C,B)6型碳硼化物主要存在于原奥氏体晶界处，而原奥氏体晶粒是锻造过程形成的，且晶粒粗大，具有很强的遗传性，很难通过常规的热处理方式消除。因此， FB2钢转子锻件普遍存在粗晶问题，降低了锻件的冲击性能。

发明内容

本发明为了解决现有方法处理得到的FB2转子钢存在粗晶的问题，提出一种细化FB2 转子钢晶粒的热处理工艺。

本发明细化FB2转子钢晶粒的热处理工艺按照以下步骤进行：

一、预备热处理：在700-770℃下保温(0.4-0.6)h/25mm；

二、淬火：在1090-1110℃下保温(0.9-1.1)h/25mm，冷却方式为油冷；

三、第1次回火：在560-580℃下保温(0.9-1.1)h/25mm，冷却方式为空冷；

四、第2次回火：在670-690℃下保温(0.9-1.1)h/25mm，冷却方式为空冷。

本发明原理及有益效果为：

本发明通过改变预备热处理方式，在700-770℃温度范围内长期保温，将发生珠光体转变，形成与原奥氏体截然不同的固体新相，新相包括铁素体、以及铁素体和细小的 M23(C,B)6碳硼化物构成的共析组织，打破了原有的奥氏体晶界，进而消除组织遗传性，使FB2转子钢锻件的晶粒得到细化，解决了钢的粗晶问题，进而提高锻件的性能。本发明方法处理后的FB2转子钢的性能指标为：晶粒度平均不粗于2级；冲击功Akv≥20J；韧脆转变温度FATT50≤80℃。

附图说明

图1为对比例1处理后FB2转子钢在100倍金相显微镜下的组织形貌图；

图2为实施例1处理后FB2转子钢在100倍金相显微镜下的组织形貌图；

图3为对比例2处理后FB2转子钢在100倍金相显微镜下的组织形貌图；

图4为实施例2处理后FB2转子钢在100倍金相显微镜下的组织形貌图。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意合理组合。

具体实施方式一：本实施方式细化FB2转子钢晶粒的热处理工艺按照以下步骤进行：

一、预备热处理：在700-770℃下保温(0.4-0.6)h/25mm；

二、淬火：在1090-1110℃下保温(0.9-1.1)h/25mm，冷却方式为油冷；

三、第1次回火：在560-580℃下保温(0.9-1.1)h/25mm，冷却方式为空冷；

四、第2次回火：在670-690℃下保温(0.9-1.1)h/25mm，冷却方式为空冷。

本实施方式通过改变预备热处理方式，在700-770℃温度范围内长期保温，将发生珠光体转变，形成与原奥氏体截然不同的固体新相，新相包括铁素体、以及铁素体和细小的M23(C,B)6碳硼化物构成的共析组织，打破了原有的奥氏体晶界，进而消除组织遗传性，使FB2转子钢锻件的晶粒得到细化，解决了钢的粗晶问题，进而提高锻件的性能。本实施方式方法处理后的FB2转子钢的性能指标为：晶粒度平均不粗于2级；冲击功Akv≥ 20J；韧脆转变温度FATT50≤80℃。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一在740℃下保温0.5h/25mm。其他步骤和参数与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：步骤二在1110℃下保温1h/25mm，冷却方式为油冷。其他步骤和参数与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤三在570℃下保温1h/25mm，冷却方式为空冷。其他步骤和参数与具体实施方式一至三之一相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤四在680℃下保温1h/25mm，冷却方式为空冷。其他步骤和参数与具体实施方式一至四之一相同。

实施例1：

本实施例细化FB2转子钢晶粒的热处理工艺按照以下步骤进行：

一、预备热处理：在710℃下保温0.5h/25mm；0.5h/25mm是指按截面计算，每25mm保温0.5h；

二、淬火：步骤一预热后在1100℃下保温1h/25mm，油冷至90℃以下；

三、第1次回火：在570℃下保温1h/25mm，空冷至90℃以下；

四、第2次回火：在680℃下保温1h/25mm，空冷至90℃以下。

对比例1：本对比例细化FB2转子钢晶粒的热处理工艺按照以下步骤进行：

一、预备热处理：在1070℃保温，保温1h/25mm，空冷至室温

二、淬火：在1100℃下保温1h/25mm，油冷至90℃以下；

三、第1次回火：在570℃下保温1h/25mm，空冷至90℃以下；

四、第2次回火：在680℃下保温1h/25mm，空冷至90℃以下。

实施例1和对比例1中温度允许误差为±10℃；

图1为对比例1处理后FB2转子钢在100倍金相显微镜下的组织形貌图；图2为实施例1处理后FB2转子钢在100倍金相显微镜下的组织形貌图；由图1和图2可知，对比例1处理后FB2转子钢的晶粒度等级为00级，实施例1处理后FB2转子钢的晶粒度等级为2级；说明实施例1方法能够使FB2转子钢锻件的晶粒得到细化，解决了钢的粗晶问题。

对比例1中FB2转子钢的冲击功Akv为11J，韧脆转变温度FATT50为95℃，实施例1处理后FB2转子钢的冲击功Akv为30J，韧脆转变温度FATT50为45℃。

实施例2：

本实施例细化FB2转子钢晶粒的热处理工艺按照以下步骤进行：

一、预备热处理：在740℃下保温0.5h/25mm；

二、淬火：步骤一预热后至在1100℃下保温1h/25mm，油冷至90℃以下；

三、第1次回火：在570℃下保温1h/25mm，空冷至90℃以下；

四、第2次回火：在680℃下保温1h/25mm，空冷至90℃以下。

对比例2：本对比例细化FB2转子钢晶粒的热处理工艺按照以下步骤进行：

一、预备热处理：在1080℃保温，保温1h/25mm，空冷至室温

二、淬火：在1100℃下保温1h/25mm，油冷至90℃以下；

三、第1次回火：在570℃下保温1h/25mm，空冷至90℃以下；

四、第2次回火：在680℃下保温1h/25mm，空冷至90℃以下。

实施例2和对比例2中温度允许误差为±10℃；

图3为对比例2处理后FB2转子钢在100倍金相显微镜下的组织形貌图；图4为实施例2处理后FB2转子钢在100倍金相显微镜下的组织形貌图。由图3和图4可知，对比例2处理后FB2转子钢的晶粒度等级为00级，实施例2处理后FB2转子钢的晶粒度等级为2级；说明实施例2方法能够使FB2转子钢锻件的晶粒得到细化，解决了钢的粗晶问题。对比例2中FB2转子钢的冲击功Akv为10J，韧脆转变温度FATT50为100℃，实施例2处理后FB2转子钢的冲击功Akv为25J，韧脆转变温度FATT50为50℃。