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      產品詳情
      • 產品名稱:1Cr11Ni2W2MoV

      • 產品型號:1Cr11Ni2W2MoV
      • 產品廠商:華達
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      簡單介紹:
      1Cr11Ni2W2MoV屬于新型馬氏體耐熱不銹鋼,具有良好的綜合力學性能,尤其具有優良的韌性和抗氧化性能,廣泛用于航空工業中制造600℃以下工作的發動機葉片等重要零部件。本文主要探討航空用鋼自由鍛件的熱處理工藝開發。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元素,使得鋼具有馬氏體相變硬化能力,所得到的一種新型馬氏體耐熱不銹鋼。我公司采用該材質生產的自由鍛件,主要用于生產航空發動機葉片。
      詳情介紹:

      1Cr11Ni2W2MoV屬于新型馬氏體耐熱不銹鋼,具有良好的綜合力學性能,尤其具有優良的韌性和抗氧化性能,廣泛用于航空工業中制造600℃以下工作的發動機葉片等重要零部件。本文主要探討航空用鋼自由鍛件的熱處理工藝開發。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元素,使得鋼具有馬氏體相變硬化能力,所得到的一種新型馬氏體耐熱不銹鋼。我公司采用該材質生產的自由鍛件,主要用于生產航空發動機葉片。

      產品技術要求

      1Cr11Ni2W2MoV是具有優良綜合力學性能的馬氏體耐熱不銹鋼,強度高、韌性好。1Cr11Ni2W2MoV鋼中C、Mn、Ni屬于奧氏體形成元素,而Cr、Mo、V屬于鐵素體形成元素。為避免得到較多的δ-鐵素體,在源頭原材料化學成分中即要控制奧氏體形成元素在中上限,鐵素體形成元素在中下限,熔煉爐號為A-A的化學成分含量見表1。原材料的低倍組織、非金屬夾雜物、無損檢測見表2。力學性能及高倍組織熱處理后力學性能要求:交貨狀態為固溶時效,每熱處理爐次抽取一件硬度*高、一件硬度*低的實物,測試其力學性能見表3。熱處理后高倍組織要求:馬氏體或少量δ-鐵素體,晶粒度58級。

      1Cr11Ni2W2MoV具有良好的綜合力學性能,在航空工業中已廣泛用于制造600℃以下工作的發動機葉片、盤、軸等重要零部件。

       

      探討了航空1Cr11Ni2W2MoV鋼葉片熱加工工藝與力學性能的關系。工藝試驗結果表明,該鋼的力學性能主要與鍛造變形程度、尺寸效應、回火脆性和δ-F組織等因素有關。 關鍵詞:航空發動機葉片;力學性能;鍛造;熱處理 一、前言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元素,使得鋼具有馬氏體相變硬化能力,所得到的一種新型馬氏體耐熱不銹鋼。該鋼具有良好的綜合力學性能,在航空工業中已廣泛用于制造600℃以下工作的發動機葉片、盤、軸等重要零部件。 本文主要探討了航空1Cr11Ni2W2MoV鋼葉片熱加工工藝(鍛造及熱處理)與力學性能的關系。 二、原材料和工藝設備 航空1Cr11Ni2W2MoV鋼葉片是重要的二級鍛件。鍛件用原材料電渣鋼熱軋棒必須符合YB675-7《航空用不銹鋼及耐熱鋼鋼棒》和HB5270-83《航空發動機轉動件用上等上等不銹鋼棒》等技術標準及有關所頒技術條件的規定;原材料經復檢合格,拔皮去除表面缺陷后,方可投入使用。復檢后的化學成份見表1,葉片的力學性能應達到表2的規定[1]。

       

      1 1Cr11Ni2W2MoV鋼化學成分(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

      復檢

      0.13

      0.22

      0.51

      11.60

      1.78

      1.85

      0.47

      0.23

      /

      /

       

      2 1Cr11Ni2W2MoV鋼力學性能要求

       

      熱處理制度

      力學性能

      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

       

      所頒QT31-WY90-13

      1080

      930

      12

      50

      40.533.5

      685

       

      1Cr11Ni2W2MoV鋼葉片的熱加工工藝試驗加熱設備均采用RJX-45-9、RJX-75-13工業電爐。原材料裝爐前應徹底電爐內異物,杜絕混料,按工藝要求校驗控溫儀表;為提高爐溫均勻性,可采用爐門石棉隔熱柵,有效率≥87%。 三、工藝試驗 航空1Cr11Ni2W2MoV鋼葉片熱加工工藝規范的擬定,應嚴格按照HB5024-89《航空用鋼鍛件》中的技術規定執行,達到表2要求的力學性能。1.鍛造工藝1Cr11Ni2W2MoV鋼葉片鍛造工藝試驗方案如表3所示。

       

      3 1Cr11Ni2W2MoV鋼葉片鍛造工藝試驗

       

      葉片號

      鍛件尺寸

      原材料尺寸

      變形程度

      (鍛造比)

      鍛造工藝號

      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—單個毛坯一火鍛造成形。F2—一火鍛造成形,再均勻切斷為三件。F3—二火鍛造成形,即預鍛后均勻切斷為三件,再加熱終鍛成形。 在高溫時,1Cr11Ni2W2MoV鋼葉片的組織為奧氏體(A)及少量的δ-鐵素體(F),具有良好的熱塑性,易于壓力加工。為避免組織粗大和δ-F含量過高,鍛造的始鍛和終鍛溫度不要太高。停鍛后,鍛件應置于灰箱中緩冷,防止龜裂發生。適宜的鍛造工藝規范應為:850℃預熱+(1140±20)℃始鍛+(850900)℃終鍛/灰箱冷。 鍛件的表面質量不允許有過燒裂紋和嚴重影響性能的其它缺陷存在;小裂紋、嵌入和成片的氧化皮必須全部;一般缺陷的存在均須保證鍛件留有≥(2)/(3)的公稱加工余量。在鍛件的斷口和酸浸試片上顯示的低倍組織,不允許有白斑、白點、縮孔、氣泡、翻皮、點針偏析和層狀斷口存在。一經發現嚴重質量問題,鍛件應予報廢。2.熱處理工藝(1)預備熱處理1Cr11Ni2W2MoV鋼葉片預備熱處理即鍛后熱處理,目的是消除鍛造加工缺陷和應力,改善其組織,促使充分聚集的碳化物固溶,并可保證所要求的力學性能(布氏硬度要求d=3.704.30)。預備熱處理的工藝規范是:850℃預熱(視裝爐量)+(1000±10)℃正火/空冷+(740±10)℃回火/空冷或850℃預熱+(740±10)℃回火/空冷。(2)熱處理1Cr11Ni2W2MoV鋼葉片熱處理正確的工藝規范為:850℃預熱(視裝爐量)+(1010±10)℃淬火/油冷+(550570)℃回火/空冷。1)淬火1Cr11Ni2W2MoV鋼淬火加熱溫度越高,碳化物溶解得越多,當加熱至1000℃時,碳化物已全部溶解,若加熱溫度過高,就會產生過多的δ-F,使鋼的性能惡化(主要是強韌性、疲勞性能、蠕變性能的降低)。因此,淬火加熱溫度應以保證既達到充分奧氏體化,但又只產生少量的δ-F為原則,以(10001020)℃適宜。該鋼的淬硬性和淬透性好,φ200mm的工件均可淬透,故對類似于航空發動機葉片毛坯的薄壁件,為避免過快的冷卻速度造成變形和開裂缺陷,采用油冷淬火效果較好。2)回火1Cr11Ni2W2MoV鋼葉片的回火是一個十分重要的工序,將對力學性能產生顯著影響。該鋼存在二個回火脆性區((350530)℃(600670)℃)是回火工藝的難點。合適的回火溫度范圍很窄,稍有偏差就會使鋼的沖擊韌性下降,所以操作時應十分謹慎。根據1Cr11Ni2W2MoV鋼葉片的工作條件,選定550570℃的回火溫度,可以獲得好的綜合力學性能。 四、試驗結果 經過理化檢驗測試,1Cr11Ni2W2MoV鋼葉片熱處理后的力學性能如表4所示。

      熱處理工藝

      兩種1Cr11Ni2W2MoV材質產品屬于自由鍛件,變形相對模鍛件小得多,采用水平擺放于料筐內裝爐,為保證固溶冷卻效果,擺放方式采用鍛件交錯疊放。熱處理設備選擇爐溫均勻性±10℃以內的電爐。熱處理:(1010±10固溶油冷+(670±10時效空冷。所謂固溶,即是將合金(不銹鋼)加熱到高溫單相區恒溫保持,使過剩相(碳化物相)充分溶解到固溶體中并快速冷卻,以得到過飽和固溶體?;貧w到本文1Cr11Ni2W2MoV鋼,固溶加熱溫度越高,碳化物溶解的越多,當加熱到1000℃時,碳化物已全部溶解。溫度再高,會產生過多的δ-鐵素體,經查:δ-鐵素體(簡稱δ-F)是一種富W、Mo、CrV且貧Mn相,是導致沖擊韌性急劇降低的主因,可通過控制鐵素體形成元素到*低限,奧氏體形成元素到*高限,加熱溫度的合理選擇等多項手段,抑制δ-F的析出,獲得完全馬氏體組織,即可獲得良好的綜合力學性能。綜合上述,固溶溫度控制在10001020℃*為適宜,為避免產品快速冷卻導致裂紋等缺陷可將冷卻方式控制為油冷,油溫控制在5080℃,并須配備循環冷卻設備及溫控儀。時效是比較重要的一個過程,對*終的性能產生直接影響。1Cr11Ni2W2MoV鋼存在兩個時效脆性區:(350530、(600670。按照HB 5024-1989《航空用鋼鍛件》中的技術規定,獲得本文要求的力學性能,選擇時效溫度為(660710,由于首爐裝爐量較大,綜合時效脆性區,首爐控制為670℃空冷。

       

       

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