奧氏體不銹鋼鍛件鍛造
06Cr19Ni9NbN為奧氏體不銹鋼, 因其具有優(yōu)良的耐蝕性、耐熱性、低溫強(qiáng)度及力學(xué)特性而使用廣泛。此種鋼鍛造溫度區(qū)間小，加工硬化嚴(yán)重，鍛造難度大，我廠設(shè)備面臨巨大挑戰(zhàn)，鍛后需經(jīng)固溶處理，以保證機(jī)械強(qiáng)度、延展性、制造工藝性。 公司承攬06Cr19Ni9NbN不銹鋼鍛件為核電產(chǎn)品，具體包括原材料采購、加熱鍛造、固溶處理、性能檢測等工序。我單位重點(diǎn)工作是通過實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)、試驗(yàn)件試制和批量生產(chǎn)，研制出一套成熟的化學(xué)成分控制方案（針對此次產(chǎn)品的工作環(huán)境和對產(chǎn)品的特殊要求，我們對材料成分進(jìn)行了內(nèi)控）及加熱、鍛造、固溶處理工藝，為分公司后期深入開展06Cr19Ni9NbN不銹鋼鍛件市場打下基礎(chǔ)，為細(xì)長不銹鋼鍛件鍛造積累經(jīng)驗(yàn)。 材料06Cr19Ni9NbN化學(xué)成分參照GB/T1220 -2007中要求如表1所示。06Cr19Ni9NbN固溶處理后，用戶要求力學(xué)性能值滿足σs≥380 MPa ，Rm≥700MPa， 硬度≤250HBW。鍛后固溶處理。超聲波探傷符合JB/T5000.15-2007中Ⅱ級標(biāo)準(zhǔn)。
單位采購的原材料為某鋼廠鍛圓，具體化學(xué)成分檢測如表1所示，鍛圓狀態(tài)如圖1所示。
原材料低倍檢測結(jié)果如表2 所示。白點(diǎn)：無。殘余縮孔：無。皮下氣泡、裂紋、翻皮、非金屬夾雜及夾渣、異金屬夾雜物：無。斷口：0A/0A級。原材料高倍檢測結(jié)果如表3所示。
①為防止出現(xiàn)裂紋，鍛造時不允許用上下平砧進(jìn)行鍛造，使用上平下V砧生產(chǎn)，如圖4、圖5所示。②第一火鍛造時壓下量一定要小壓下量快鍛，在鍛造最后一火時鍛造比達(dá)到1.5以上。③嚴(yán)格控制始、終鍛溫度，并用手持式測溫儀現(xiàn)場測，發(fā)現(xiàn)溫度低于終鍛溫度，應(yīng)及時入爐。④此批產(chǎn)品中的光軸長徑比為21~30，由于直徑小，長度大，鍛造過程中要防止彎曲，及時矯直。⑤生產(chǎn)人員嚴(yán)格執(zhí)行鍛造工藝，檢驗(yàn)人員及時、全面、準(zhǔn)確做好過程記錄。
鍛造余熱固溶處理，在減少能源損耗、縮短生產(chǎn)周期方面具有重要意義。考慮到06Cr19Ni9NbN含碳量偏低，固溶溫度取下限，且溫度過高，會使鈮的碳化物過度溶解，冷卻時可能導(dǎo)致奧氏體中形成貧Cr區(qū)，影響抗腐蝕性能，所以固溶溫度定為1020℃（見圖6）。工藝保溫時間比較長，這是考慮到固溶處理的主要目的是使碳化物充分溶解，并在常溫下保留在奧氏體中。
固溶處理后，根據(jù)粗加工圖在指定部位套取試樣并進(jìn)行性能檢測、高低倍檢測、硬度檢測等，均達(dá)到用戶要求， 結(jié)果如表4 所示。藍(lán)圖要求：ReL≥380MPa，Rm≥700MPa，HBW≤250。
圖7、圖8為金相圖片，根據(jù)理化檢定中心出具的報(bào)告可知，基體為奧氏體組織，基體上分布有彌散的顆粒狀碳化物，比較理想。部分晶粒呈孿晶分布，奧氏體基體上分布的條粒狀物質(zhì)是鐵素體，鐵素體被腐蝕后成黑色。其容易在高溫加熱后緩冷的條件下產(chǎn)生，由于我單位是用循環(huán)水激冷至室溫，所以鐵素體含量不算太多。少量（5%～20%）鐵素體沿晶界分布時，對防止晶間腐蝕有好處，因為鐵素體中含鉻量較高，且鉻的擴(kuò)散比較容易，可使晶界兩邊的貧鉻現(xiàn)象大為改善。
毛坯經(jīng)鍛造、粗加工、固溶處理合格交貨后，其中兩件用戶在后續(xù)機(jī)加工過程中，產(chǎn)生機(jī)加工熱應(yīng)力導(dǎo)致彎曲變形。 06Cr19Ni9NbN不銹鋼在后續(xù)機(jī)加工過程中，局部狀態(tài)的加工會產(chǎn)生大量的熱量，讓工件表面短時間加熱，而受到工具的固定而無法擴(kuò)張，勢必會產(chǎn)生應(yīng)力，為盡可能將此種應(yīng)力降到最低應(yīng)適當(dāng)減小進(jìn)給量，合理控制進(jìn)刀速度，特別是類似于此次長徑比較大的工件。
（ 1 ） 不銹鋼標(biāo)準(zhǔn)G B/T1220—2007中對06Cr19Ni9NbN成分的控制比較寬泛，在實(shí)際生產(chǎn)過程中要根據(jù)產(chǎn)品的使用環(huán)境、性能要求等對原材料成分進(jìn)行控制會有事半功倍的效果。
（2）06Cr19Ni9NbN不銹鋼加工硬化嚴(yán)重，鍛造難度大，這在實(shí)際鍛造中我們深刻體會到，特別是此次鍛件外徑小，變形量大。雖然對此我們早有準(zhǔn)備，但在鋸切、鍛造、粗加工吊孔，甚至是機(jī)加工過程中遇到的種種困難超出了我們的預(yù)料。06Cr19Ni9NbN不銹鋼多種合金元素共同作用造成的強(qiáng)化是一方面，但是變形過程中產(chǎn)生的加工硬化應(yīng)該是更為重要的一面，我單位在這個方向的研究會繼續(xù)深入。
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