趙文博，柏勇，段振偉

1.哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司 黑龍江哈爾濱 150040

2.華能瀾滄江水電股份有限公司 云南昆明 650214

1 序言

為了研發(fā)新產(chǎn)品、開拓新市場，此次開發(fā)的新鋼種為A-F雙相不銹鋼。由于該鋼種同時具有奧氏體和鐵素體組織，其強度值也較高，如何能使其具有高強度和高韌性，同時能夠達(dá)到批量生產(chǎn)的要求，是本次試驗的主要目的。

2 技術(shù)難點

通過查閱國內(nèi)外相關(guān)資料[1]，得知該鋼種的綜合力學(xué)性能最好的金相組織是奧氏體（A）和鐵素體（F）各占50%。如何達(dá)到這個目標(biāo)，是試驗過程中的最大難點。為此，通過微調(diào)化學(xué)成分和對常規(guī)熱處理工藝進(jìn)行改進(jìn)來達(dá)到預(yù)定的試驗?zāi)繕?biāo)。

3 研究過程及分析

3.1 雙相鋼的技術(shù)要求

（1）化學(xué)成分 雙相不銹鋼化學(xué)成分技術(shù)要求見表1。

表1 雙相不銹鋼化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）（%）

（2）力學(xué)性能 雙相不銹鋼力學(xué)性能技術(shù)要求見表2。

表2 雙相不銹鋼力學(xué)性能技術(shù)要求

3.2 對化學(xué)成分進(jìn)行微調(diào)

為了得到強度和韌性的良好配合，對化學(xué)成分進(jìn)行了相應(yīng)的控制，通過對一些元素加入量的調(diào)整來達(dá)到目的。

1) Ni是強化項元素，且可以提高金相中奧氏體（A）含量，在提高強度的同時不損失韌性。由于已經(jīng)對其他強化項進(jìn)行了控制，所以把Ni含量控制在成分要求的中下限。

2）為了提高鑄件的韌性指標(biāo)，在冶煉時，將Cr含量控制在成分要求的下限。

3）為了使鑄件具有較高的強度，Mo含量應(yīng)控制在中上限來進(jìn)行強化。

4）Cu元素起到固溶強化的作用，為了提高韌性，因此對Cu元素按下限進(jìn)行控制。

試驗采用中頻感應(yīng)電爐進(jìn)行鋼液熔煉，化學(xué)成分檢測結(jié)果見表3。

表3 熔煉鋼液化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） （%）

3.3 熱處理工藝參數(shù)的制定

對于雙相不銹鋼通常采用的工藝都是固溶處理，因此我們先對試棒按常用工藝進(jìn)行了熱處理試驗，根據(jù)試棒實際尺寸，設(shè)定保溫時間為2h。

1）試棒熱處理工藝曲線如圖1所示。

圖1 試棒熱處理工藝曲線

2）熱處理后的試棒力學(xué)性能檢測結(jié)果見表4。

表4 熱處理后試棒力學(xué)性能

從表4可看出，抗拉強度和伸長率兩個指標(biāo)不符合要求，且與標(biāo)準(zhǔn)差別較大，因此需對熱處理工藝進(jìn)行調(diào)整。

3）調(diào)整后的熱處理工藝為1150℃保溫2h后，爐冷到1050℃，再保溫2h后水冷。調(diào)整后的熱處理工藝曲線如圖2所示。

圖2 調(diào)整后的熱處理工藝曲線

4）試棒熱處理工藝調(diào)整后的力學(xué)性能檢測結(jié)果見表5。

表5 熱處理工藝調(diào)整后的力學(xué)性能

從表5可看出，力學(xué)性能指標(biāo)均符合雙相不銹鋼的技術(shù)要求，由此得出在電弧爐中進(jìn)行生產(chǎn)的可能性，且熱處理工藝及化學(xué)成分也已確定，為電弧爐的生產(chǎn)提供了相應(yīng)的數(shù)據(jù)。

3.4 鑄件生產(chǎn)過程驗證

1）實際生產(chǎn)冶煉化學(xué)成分見表6。

表6 實際生產(chǎn)冶煉化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） （%）

2）試棒驗證熱處理工藝曲線如圖3所示（本次試驗保溫時間5h，與產(chǎn)品鑄件保溫時間保持一致）。

圖3 試棒驗證熱處理工藝曲線

3）固溶處理后力學(xué)性能檢測結(jié)果見表7。

表7 固溶處理后力學(xué)性能檢測結(jié)果

從表7可看出，在實際生產(chǎn)過程中的試棒力學(xué)性能在調(diào)整后熱處理工藝下是完全能夠達(dá)到雙相鋼技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求的。由于試棒試驗時采用的是小型熱處理爐，實際生產(chǎn)時發(fā)現(xiàn)，公司現(xiàn)有的大型熱處理爐對大型鑄件熱處理的爐溫最高僅可升溫到1100℃，無法達(dá)到熱處理工藝的1150℃，因此為滿足生產(chǎn)要求，再次采用試棒進(jìn)行了一次1100℃固溶試驗。

4）本次試驗保溫時間按試棒實際尺寸執(zhí)行，固溶工藝調(diào)整為1100℃保溫2h后，爐冷到1050℃保溫2h，然后進(jìn)行水冷。固溶處理后的力學(xué)性能檢測結(jié)果見表8。

表8 固溶處理后的力學(xué)性能

試驗表明，固溶工藝為1150℃保溫2h后，爐冷到1050℃保溫2h、水冷，與固溶工藝為1100℃保溫2h后，爐冷到1050℃保溫2h后、水冷的兩種工藝方法均能達(dá)到雙相不銹鋼的技術(shù)要求[2]。

5）固溶后的金相組織如圖4所示。從圖4可看出，奧氏體（A）和鐵素體（F）所占比例接近50%，完全滿足雙相不銹鋼的技術(shù)要求。

圖4 固溶后的金相組織

6）對鑄件進(jìn)行最終工藝驗證，根據(jù)鑄件實際結(jié)構(gòu)尺寸，兩段保溫時間均設(shè)定為5h。鑄件熱處理工藝曲線如圖5所示。

圖5 鑄件熱處理工藝曲線

7）鑄件固溶后的力學(xué)性能檢測結(jié)果見表9。

表9 鑄件固溶后的力學(xué)性能

4 結(jié)束語

1）Ni是強化項元素，且可以提高金相組織中奧氏體（A）含量，在提高強度的同時不損失韌性。由于已經(jīng)對其他強化項進(jìn)行了控制，因此將Ni含量控制在成分要求中下限。

2）為提高鑄件的韌性指標(biāo)，在冶煉時，將Cr含量控制在成分要求下限。

3）為使鑄件具有較高的強度，Mo含量應(yīng)控制在中上限來進(jìn)行強化。

4）Cu元素起到固溶強化作用，為提高韌性，因此對Cu元素按下限進(jìn)行控制。

5）熱處理工藝按鑄件驗證結(jié)果執(zhí)行。