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产品详情
  • 产品名称:1Cr11Ni2W2MoV

  • 产品型号:1Cr11Ni2W2MoV
  • 产品厂商:华达
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简单先容:
1Cr11Ni2W2MoV属于新型马氏体耐热不锈钢,具有良好的综合力学性能,尤其具有优良的韧性和抗氧化性能,广泛用于航空工业中制造600℃以下工作的发动机叶片等重要零部件。本文主要探讨航空用钢自由锻件的热处理工艺开发。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。我企业采用该材质生产的自由锻件,主要用于生产航空发动机叶片。
详情先容:

1Cr11Ni2W2MoV属于新型马氏体耐热不锈钢,具有良好的综合力学性能,尤其具有优良的韧性和抗氧化性能,广泛用于航空工业中制造600℃以下工作的发动机叶片等重要零部件。本文主要探讨航空用钢自由锻件的热处理工艺开发。1Cr11Ni2W2MoV钢是在低碳的12%Cr钢中加入大量的WMoV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。我企业采用该材质生产的自由锻件,主要用于生产航空发动机叶片。

产品技术要求

1Cr11Ni2W2MoV是具有优良综合力学性能的马氏体耐热不锈钢,强度高、韧性好。1Cr11Ni2W2MoV钢中CMnNi属于奥氏体形成元素,而CrMoV属于铁素体形成元素。为避免得到较多的δ-铁素体,在源头原材料化学成分中即要控制奥氏体形成元素在中上限,铁素体形成元素在中下限,熔炼炉号为A-A的化学成分含量见表1。原材料的低倍组织、非金属夹杂物、无损检测见表2。力学性能及高倍组织热处理后力学性能要求:交货状态为固溶时效,每热处理炉次抽取一件硬度*高、一件硬度*低的实物,测试其力学性能见表3。热处理后高倍组织要求:马氏体或少量δ-铁素体,晶粒度58级。

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WMoV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上等上等不锈钢棒》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,叶片的力学性能应达到表2的规定[1]

 

1 1Cr11Ni2W2MoV钢化学成分(wt%)

 

元素

C

Si

Mn

Cr

Ni

W

Mo

V

S

P

含量

0.100.16

≤0.60

≤0.60

10.512.0

1.401.80

1.502.00

0.350.50

0.180.30

≤0.020

≤0.030

复检

0.13

0.22

0.51

11.60

1.78

1.85

0.47

0.23

/

/

 

2 1Cr11Ni2W2MoV钢力学性能要求

 

热处理制度

力学性能

淬火

回火

σb(MPa)

σ0.2(MPa)

δ5(%)

ψ(%)

HRC

ak(KJ/m2)

10001020℃

油或空淬

660690℃空冷

885

735

15

55

28.035.0

885

 

540600℃空冷

1080

885

12

50

33.541.5

685

 

所颁QT31-WY90-13

1080

930

12

50

40.533.5

685

 

1Cr11Ni2W2MoV钢叶片的热加工工艺试验加热设备均采用RJX-45-9RJX-75-13工业电炉。原材料装炉前应彻底电炉内异物,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》中的技术规定实行,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。

 

3 1Cr11Ni2W2MoV钢叶片锻造工艺试验

 

叶片号

锻件尺寸

原材料尺寸

变形程度

(锻造比)

锻造工艺号

0T21-1

24×52×138

φ50×100

1.57

F1

0T21-2

 

φ75×130

3.54

F2

0T22-1

26×75×175

φ95×160

1.96/1.84

F3

0T22-2

 

φ110×120

2.63/1.84

 

0T23

24×52×115

φ65×140

2.65

F2

0T63

22×38×175

φ53×75

2.63

F1

0T64

22×40×145

φ53×65

2.50

F1

 

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+(850900)℃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;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=3.704.30)。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)热处理1Cr11Ni2W2MoV钢叶片热处理正确的工艺规范为:850℃预热(视装炉量)+(1010±10)℃淬火/油冷+(550570)℃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(10001020)℃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,将对力学性能产生显著影响。该钢存在二个回火脆性区((350530)℃(600670)℃)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550570℃的回火温度,可以获得好的综合力学性能。 四、试验结果 经过理化检验测试,1Cr11Ni2W2MoV钢叶片热处理后的力学性能如表4所示。

热处理工艺

两种1Cr11Ni2W2MoV材质产品属于自由锻件,变形相对模锻件小得多,采用水平摆放于料筐内装炉,为保证固溶冷却效果,摆放方式采用锻件交错叠放。热处理设备选择炉温均匀性±10℃以内的电炉。热处理:(1010±10固溶油冷+(670±10时效空冷。所谓固溶,即是将合金(不锈钢)加热到高温单相区恒温保持,使过剩相(碳化物相)充分溶解到固溶体中并快速冷却,以得到过饱和固溶体。回归到本文1Cr11Ni2W2MoV钢,固溶加热温度越高,碳化物溶解的越多,当加热到1000℃时,碳化物已全部溶解。温度再高,会产生过多的δ-铁素体,经查:δ-铁素体(简称δ-F)是一种富WMoCrV且贫Mn相,是导致冲击韧性急剧降低的主因,可通过控制铁素体形成元素到*低限,奥氏体形成元素到*高限,加热温度的合理选择等多项手段,抑制δ-F的析出,获得完全马氏体组织,即可获得良好的综合力学性能。综合上述,固溶温度控制在10001020℃*为适宜,为避免产品快速冷却导致裂纹等缺陷可将冷却方式控制为油冷,油温控制在5080℃,并须配备循环冷却设备及温控仪。时效是比较重要的一个过程,对*终的性能产生直接影响。1Cr11Ni2W2MoV钢存在两个时效脆性区:(350530(600670。按照HB 5024-1989《航空用钢锻件》中的技术规定,获得本文要求的力学性能,选择时效温度为(660710,由于首炉装炉量较大,综合时效脆性区,首炉控制为670℃空冷。

 

 

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