[发明专利]一种防止奥氏体不锈钢铸钢件开裂的热处理方法

说明书

本发明属于铸钢产品生产技术领域，主要涉及一种防止奥氏体不锈钢铸钢件开裂的热处理方法，包括以下步骤：将待热处理铸钢件置于热处理炉中；采用阶梯升温的方式加热铸钢件；铸钢件在热处理炉中短时保温后出炉；采用水‑空气的交替式冷却方式冷却铸钢件；将铸钢件置于空气中自然冷却；主要通过对铸钢件热处理过程步骤及固溶步骤的优化控制，生产出的铸钢件满足标准要求的力学性能，同时防止了通过固溶处理后铸钢件产生细小裂纹缺陷，显著提高了铸钢件的质量，且步骤过程操作简单，易于控制。

技术领域

本发明属于铸钢产品生产技术领域，主要涉及一种防止奥氏体不锈钢铸钢件开裂的热处理方法。

背景技术

奥氏体不锈钢具有较强的防锈、耐腐蚀和低温使用性能，又有极佳的可塑性和韧性，方便冲压成型。它的金属制品耐高温，加工性能也好，因此广泛使用于工业、家具装饰行业和食品医疗等行业，具有很大的应用前景。随着奥氏体不锈钢运用更加广泛，和重大装备制造业的发展需要，产品种类逐步增多，结构也更加复杂，重量也越来越大。对于本发明所述的奥氏体不锈钢铸件产品，铸件整体轮廓为1181*1104*838mm，吨位2t，毛坯件最大截面76mm，最小壁厚30mm，属于大型工业级奥氏体不锈钢铸件。

因为铸件产品为奥氏体相基体，一般为达到最终使用性能要求和将铸造凝固过程中以及后期焊补过程中焊缝区基体析出的碳化物等脆性相溶进基体以改善组织，提高铸件的抗腐蚀性，一般都需要将铸件进行固溶处理。相关材料规范和标准中基本要求固溶采用水冷，而且需要比较快的冷却速度，以避免冷却过程中不要因为冷速慢，导致碳化物等脆性相析出来。但在实际的热处理生产过程中发现，该铸件采用以下工艺方法固溶后，即：以70℃/h的升温速度将铸件加热到固溶温度1050～1100℃，炉偶控温，保温3h后铸件快速转运到淬火槽用自来水连续冷却至到铸件最高温度为200～300℃后结束淬火，自然空冷到室温。各项力学性能和金相组织都满足标准要求，但铸件表面PT检测时，会在局部的一些位置发现小细线性缺陷(铸件进炉固溶前表面都PT检测过，没有缺陷存在)，小线性缺陷部分呈网状或半网状分布，其余成离散单个线条分布。小细缺陷深度多数为5～10mm左右，经检测判定为小裂纹。这种缺陷不允许存在，因此必须挖除干净，焊补合格。如果大量焊补，增加了铸件应力，降低了焊补区抗腐蚀能力，如果焊补后铸件再进行固溶处理，则会有恶化力学性能的风险，也容易导致铸件变形。因此，这种缺陷的存在，增加了返修成本，降低了铸件质量。对这种铸件的这种缺陷，查阅相关文献资料，亦没有发现比较系统的介绍奥氏体不锈钢铸钢件在固溶的过程中防开裂铸造生产方法。因此，急需要发明一种比较实用的解决办法。

发明内容

本发明的目的是提供一种防止奥氏体不锈钢铸钢件开裂的热处理方法，该类材质的铸钢件的化学成分元素及质量百分比：C≤0.08％，Cr：18％～28％，Ni：8％～13％，Mo：≤0.5，Si≤2.0％，Mn≤1.5％，P≤0.040％，S≤0.04％，其余为铁(Fe)和不可避免的杂质，且抗拉强度为≥483MPa，屈服强度≥207MPa,延伸率≥35％，低温状况下使用，对耐蚀性也有很高的要求。采用现有技术的热处理方法生产的铸钢件表面产生细小裂纹，说明热处理时铸钢件表面产生的应力超过了材料本身的抗拉强度；首先，由于铸钢件材质为奥氏体材质，进入热处理炉前原始组织为奥氏体，铸钢件加热保温结束后，进入水中固溶，固溶后铸钢件材质的最终组织状态还是奥氏体组织，即铸钢件材质的组织没有发生明显的变化。因此，此类材质铸钢件热处理固溶组织应力相对比较小，可以不做重点参考。其次，铸钢件热应力是由于温度变化时变形受阻而产生的，本发明主要涉及的铸钢件属于筒状夹层半封闭结构，铸钢件在热胀冷缩时，不同部位互相阻碍，尤其是厚薄壁差异较大部位和R角部位，受阻应力较大，当局部变形应力超过材料抗拉强度时，就会发生开裂；研究发现铸钢件固溶过程中，造成上述温度差异的主要因素为升温阶段和液体冷却阶段。

本发明提供一种防止奥氏体不锈钢铸钢件开裂的热处理方法，包括以下步骤：

步骤S01,将待热处理铸钢件置于热处理炉中；

步骤S02,采用阶梯升温的方式加热铸钢件；