[发明专利]铁锰铝奥氏体钢钢锭的锻造方法

说明书

本发明公开了一种铁锰铝奥氏体钢钢锭的锻造方法，包括：将钢锭高度与断面外接圆直径之比控制在1.0～5.0；将钢锭放入加热炉中，以20℃/min～150℃/min将加热炉温度升至1140℃～1160℃，保温1h～3h，翻钢一次后再保温1h～3h；对锻锤预热，预热温度为280℃～320℃；锻锤预热后5s～120s内将钢锭放置在砧座上开始锻造，开锻温度为1040℃～1080℃，锻锤打击频率为20次/min～30次/min，锻造比范围为3～6，终锻温度为900℃～950℃；将锻件在5min～20min内装入热处理炉中，温度为940℃～980℃，保温30min～180min，保温结束后将热处理炉以10℃/min～20℃/min降温至850℃～880℃，随后取出锻件并在1s～60s内移至水中冷却至室温。本发明的铁锰铝奥氏体钢钢锭的锻造方法杜绝了铁锰铝奥氏体钢钢锭锻造裂纹，显著细化了铁锰铝奥氏体钢的晶粒度。

技术领域

本发明属于材料热加工技术领域，更具体地涉及一种铁锰铝奥氏体钢钢锭的锻造方法。

背景技术

铁锰铝奥氏体钢是一种新型的轻质高强结构钢材料，其密度可以低至6.5g/cm³，较传统钢的密度降低了15％左右，同时具有较高的强度，屈服强度可达700MPa以上，在交通运输、航空航天、武器装备等领域具有较好的应用前景。

由于铁锰铝奥氏体钢中铝元素的添加，导致铁锰铝奥氏体钢钢液流动性较差，这使得其铸锭内出现铸造缺陷的概率增加；加之这种钢在铸造过程中存在较大的收缩现象，因此铁锰铝奥氏体钢钢锭的组织致密性较差、力学性能较低，需要通过诸如锻造的加工手段来改善组织、提高性能。

但是，由于铁锰铝奥氏体钢中合金元素的大量添加，使得其熔点较低合金钢显著降低，熔点温度范围为1330℃～1430℃，因此这种钢的可锻区间较窄。采用常规高锰钢的锻造工艺容易造成铁锰铝奥氏体钢锻件出现表面裂纹；如果加热温度过高，又容易发生过热或过烧现象；同时，锻造后锻件的晶粒度也不易控制。例如，目前采用金属模铸造制备的铁锰铝奥氏体钢钢锭，如果采用现有的高锰钢锻造方法，则锻造后锻件表面会出现深度大于等于0.5mm的裂纹，且晶粒度小于等于1级。

因此，研发一种铁锰铝奥氏体钢钢锭的锻造方法，使得锻造后锻件表面质量好并且晶粒度较细，确保晶粒度百分之百大于等于2级，满足后续再加工的性能要求，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中存在的不足，提供了一种铁锰铝奥氏体钢钢锭的锻造方法，以改善铁锰铝奥氏体钢铸造钢锭锻造难、组织致密性不足的问题，能够锻造出晶粒度大于等于2级、表面裂纹深度小于等于0.5mm的铁锰铝奥氏体钢锻件，满足后续再加工的性能要求。

为此，本发明的铁锰铝奥氏体钢钢锭的锻造方法包括以下步骤：

备料步骤，选用质量为5kg～20000kg的铁锰铝奥氏体钢钢锭，去除钢锭头尾部分，将钢锭高度与断面外接圆直径之比控制在1.0～5.0之间；

钢锭加热步骤，将钢锭放入加热炉中，以20℃/min～150℃/min的升温速度将加热炉温度升至1140℃～1160℃，保温1h～3h，随后翻钢一次，将钢锭受热面翻转180度，然后再保温1h～3h；

锻锤预热步骤，对锻造机锻锤进行预热，预热温度控制为280℃～320℃；

锻造步骤，在锻锤预热后5s～120s内将钢锭从加热炉取出，放置在锻造机砧座上开始锻造，开锻温度控制为1040℃～1080℃，锻锤打击频率控制为20次/min～30次/min，锻造比范围控制为3～6，终锻温度控制为900℃～950℃；