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申请/专利权人：无锡透平叶片有限公司

摘要：本发明涉及平衡和改善1Cr12Ni3Mo2VNbN叶片钢冲击韧性和Rp0.02的热处理方法，所述方法为：将经过淬火处理后的1Cr12Ni3Mo2VNbN叶片钢升温至580‑620℃并保温，保温完成后快速冷却；将冷却后的叶片钢升温至530‑550℃并保温，保温完成后缓慢冷却。本发明通过对淬火后的1Cr12Ni3Mo2VNbN叶片钢进行两次回火处理，并调整其温度及冷却工艺，使其在同时满足冲击值≥35J，Rp0.02≥866Mpa要求的前提下，韧性和强度相对有了进一步的改善，实现了同时平衡和改善1Cr12Ni3Mo2VNbN叶片钢冲击韧性和Rp0.02的目的，具有良好的应用前景。

主权项：1.平衡和改善1Cr12Ni3Mo2VNbN叶片钢冲击韧性和Rp0.02的热处理方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：1将经过淬火处理后的1Cr12Ni3Mo2VNbN叶片钢升温至580-620℃并保温，保温完成后快速冷却；其中，所述保温的时间为3-6h；2将步骤1冷却后的叶片钢升温至530-550℃并保温，保温完成后缓慢冷却；其中，所述保温的时间为3-6h。

全文数据：平衡和改善1Cr12Ni3Mo2VNbN叶片钢冲击韧性和Rp0.02的热处理方法技术领域本发明涉及透平叶片的热处理工艺领域，具体涉及马氏体不锈钢透平叶片的热处理工艺领域，尤其涉及一种平衡和改善1Cr12Ni3Mo2VNbN叶片钢冲击韧性和Rp0.02的热处理方法。背景技术透平叶片是透平机械如汽轮机、燃气轮机、水轮机等中用以引导流体按一定方向流动，并推动转子旋转的重要部件。装在壳体上的叶片称静叶片或导叶，装在转子上的叶片称为动叶片。1Cr12Ni3Mo2VN是含铬、镍、钼、钒、氮的马氏体不锈耐热钢，具有良好的韧性和较高的强度，并有好的耐蚀性，常用做超临界机组叶片。相对于小叶片而言，较大的透平叶片应用条件更为苛刻，因此对其强度和韧性都有较高的要求。目前，1Cr12Ni3Mo2VNbN叶片钢的冲击值要求≥35J，Rp0.02≥866Mpa。而现有技术在对1Cr12Ni3Mo2VNbN叶片钢进行热加工后，得到的工件往往难以同时满足上述冲击韧性和强度的要求，导致工件不合格。发明内容为解决上述技术问题，本发明提供了平衡和改善1Cr12Ni3Mo2VNbN叶片钢冲击韧性和Rp0.02的热处理方法，使1Cr12Ni3Mo2VNbN叶片钢在同时满足冲击值≥35J，Rp0.02≥866Mpa要求的前提下，其韧性和强度相对有了进一步的改善，有效提高了1Cr12Ni3Mo2VNbN锻件性能的合格率。为达到此目的，本发明提供以下技术方案：本发明提供了平衡和改善1Cr12Ni3Mo2VNbN叶片钢冲击韧性和Rp0.02的热处理方法，所述方法包括以下步骤：1将经过淬火处理后的1Cr12Ni3Mo2VNbN叶片钢升温至580-620℃并保温，保温完成后快速冷却；2将步骤1冷却后的叶片钢升温至530-550℃并保温，保温完成后缓慢冷却。本发明对淬火后的1Cr12Ni3Mo2VNbN叶片钢进行二次回火处理，第一回火在高温下580-620℃进行，配合急冷的方式，减少了回火冷却过程中第二相的析出，进而降低了材料脆性，提高了一次回火后的冲击韧性。第二次回火在低温下530-550℃进行，回火结束后缓慢冷却，这种方式能够在保证第一次回火得到的韧性满足要求的前提下，牺牲掉部分韧性，适当提高了材料的规定非比例延伸强度Rp0.02。上述两次回火结合，使1Cr12Ni3Mo2VNbN叶片钢在同时满足冲击值≥35J，Rp0.02≥866Mpa要求的前提下，其韧性和强度相对有了进一步的改善，实现了同时平衡和改善1Cr12Ni3Mo2VNbN叶片钢冲击韧性和Rp0.02的目的。根据本发明，步骤1中第一次回火处理的温度为580-620℃，例如可以是580℃、585℃、590℃、595℃、600℃、605℃、610℃、615℃或620℃，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举。上述第一次回火处理的温度是本发明的关键，当上述第一次回火处理的温度过高＞620℃时，会导致Rm抗拉强度和Rp0.02不合格；当第一次回火处理的温度过低＜580℃时，则会导致冲击韧性不合格。根据本发明，步骤1所述保温的时间为3-6h，例如可以是3h、3.5h、4h、4.5h、5h、5.5h或6h，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举。根据本发明，步骤1所述快速冷却的方式为风冷、油冷或水冷中的任意一种。当步骤1中采用缓慢冷却的方式进行冷却时，会导致冲击韧性不合格。根据本发明，步骤2中第二次回火处理的温度为530-550℃，例如可以是530℃、533℃、535℃、538℃、540℃、543℃、545℃、548℃或550℃，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举。上述第二次回火处理的温度同样是本发明的关键，当回火温度过高＞550℃时会导致Rp0.02不合格，会；当回火温度过低＜530℃时，则会导致冲击韧性不合格。根据本发明，步骤2所述保温的时间为3-6h，例如可以是3h、3.5h、4h、4.5h、5h、5.5h或6h，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举。根据本发明，步骤2所述缓慢冷却的方式为随炉冷却或出炉在空气中自然冷却，除此之外，也可先随炉冷却一段时间后再出炉进行空冷，应根据实际情况进行选择。当步骤2中采用急速冷却的方式进行冷却时，会导致Rp0.02不合格。根据本发明，步骤1所述淬火处理的温度为1010-1070℃，例如可以是1010℃、1020℃、1030℃、1040℃、1050℃、1060℃或1070℃，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举。根据本发明，步骤1所述淬火处理的时间为1.5-2.5h，例如可以是1.5h、1.6h、1.7h、1.8h、1.9h、2.0h、2.1h、2.2h、2.3h、2.4h或2.5h，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举。根据本发明，步骤1所述淬火处理的冷却方式为风冷、油冷或水冷中的任意一种。作为优选的技术方案，本发明所述平衡和改善1Cr12Ni3Mo2VNbN叶片钢冲击韧性和Rp0.02的热处理方法包括以下步骤：1将1Cr12Ni3Mo2VNbN叶片钢升温至1010-1070℃并保温1.5-2.5h，保温结束后风冷、油冷或水冷至室温；2将步骤1经过淬火处理后的1Cr12Ni3Mo2VNbN叶片钢升温至580-620℃并保温3-6h，保温完成后出炉风冷、油冷或水冷至室温；3将步骤2冷却后的叶片钢升温至530-550℃并保温3-6h，保温完成后随炉冷却或出炉在空气中自然冷却。与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：本发明通过对淬火后的1Cr12Ni3Mo2VNbN叶片钢进行两次回火处理，并调整其温度及冷却工艺，使1Cr12Ni3Mo2VNbN叶片钢在同时满足冲击值≥35J，Rp0.02≥866Mpa要求的前提下，其韧性和强度相对有了进一步的改善，实现了同时平衡和改善1Cr12Ni3Mo2VNbN叶片钢冲击韧性和Rp0.02的目的，提高了锻件的合格率，具有良好的应用前景。具体实施方式为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。本发明具体实施方式部分所述淬火处理的工艺为：将1Cr12Ni3Mo2VNbN叶片钢升温至1010-1070℃并保温1.5-2.5h，保温结束后风冷、油冷或水冷至室温。出于统一的考虑，各实施例和对比例均采用在1010℃下保温2.5h后风冷处理得到的1Cr12Ni3Mo2VNbN叶片钢进行后续回火处理。以下为本发明典型但非限制的实施例。实施例1本实施例提供了一种平衡和改善1Cr12Ni3Mo2VNbN叶片钢冲击韧性和Rp0.02的热处理方法，所述方法为：1将经过淬火处理后的1Cr12Ni3Mo2VNbN叶片钢均匀放于通用的回火料筐内，再将所述回火料筐放入回火炉内随炉升温至580℃并保温6h，保温完成后出炉风冷至室温；2将步骤1冷却后的叶片钢均匀放回回火料筐内，再将所述回火料筐放入回火炉内随炉升温至530℃并保温6h，保温完成后出炉在空气中自然冷却。实施例2本实施例提供了一种平衡和改善1Cr12Ni3Mo2VNbN叶片钢冲击韧性和Rp0.02的热处理方法，所述方法为：1将经过淬火处理后的1Cr12Ni3Mo2VNbN叶片钢均匀放于通用的回火料筐内，再将所述回火料筐放入回火炉内随炉升温至590℃并保温5h，保温完成后出炉油冷至室温；2将步骤1冷却后的叶片钢均匀放回回火料筐内，再将所述回火料筐放入回火炉内随炉升温至540℃并保温5h，保温完成后随炉冷却。实施例3本实施例提供了一种平衡和改善1Cr12Ni3Mo2VNbN叶片钢冲击韧性和Rp0.02的热处理方法，所述方法为：1将经过淬火处理后的1Cr12Ni3Mo2VNbN叶片钢均匀放于通用的回火料筐内，再将所述回火料筐放入回火炉内随炉升温至600℃并保温4h，保温完成后出炉水冷至室温；2将步骤1冷却后的叶片钢均匀放回回火料筐内，再将所述回火料筐放入回火炉内随炉升温至550℃并保温3h，保温完成后随炉冷却2h后出炉在空气中自然冷却。实施例4本实施例提供了一种平衡和改善1Cr12Ni3Mo2VNbN叶片钢冲击韧性和Rp0.02的热处理方法，所述方法为：1将经过淬火处理后的1Cr12Ni3Mo2VNbN叶片钢均匀放于通用的回火料筐内，再将所述回火料筐放入回火炉内随炉升温至620℃并保温3h，保温完成后出炉油冷至室温；2将步骤1冷却后的叶片钢均匀放回回火料筐内，再将所述回火料筐放入回火炉内随炉升温至545℃并保温4h，保温完成后出炉在空气中自然冷却。实施例5本实施例提供了一种平衡和改善1Cr12Ni3Mo2VNbN叶片钢冲击韧性和Rp0.02的热处理方法，所述方法为：1将经过淬火处理后的1Cr12Ni3Mo2VNbN叶片钢均匀放于通用的回火料筐内，再将所述回火料筐放入回火炉内随炉升温至610℃并保温4h，保温完成后出炉水冷至室温；2将步骤1冷却后的叶片钢均匀放回回火料筐内，再将所述回火料筐放入回火炉内随炉升温至535℃并保温4.5h，保温完成后随炉冷却3h后出炉在空气中自然冷却。对比例1与实施例1相比，除了去掉步骤2以外，其他步骤和条件与实施例1完全相同，即只进行第一次回火。对比例2与实施例1相比，除了去掉步骤1以外，其他步骤和条件与实施例1完全相同，即只进行第二次回火。对比例3与实施例1相比，除了将步骤1中回火的温度调整为560℃以外，其他步骤和条件与实施例1完全相同，即第一次回火温度过低。对比例4与实施例1相比，除了将步骤1中回火的温度调整为640℃以外，其他步骤和条件与实施例1完全相同，即第一次回火温度过高。对比例5与实施例1相比，除了将步骤1中的冷却方式调整为保温结束后出炉自然冷却外，其他步骤和条件与实施例1完全相同，即第一次回火采用缓慢冷却的方式进行。对比例6与实施例1相比，除了将步骤2中回火的温度调整为510℃以外，其他步骤和条件与实施例1完全相同，即第二次回火温度过低。对比例7与实施例1相比，除了将步骤2中回火的温度调整为570℃以外，其他步骤和条件与实施例1完全相同，即第二次回火温度过高。对比例8与实施例1相比，除了将步骤2中的冷却方式调整为保温结束后风冷外，其他步骤和条件与实施例1完全相同，即第二次回火采用快速冷却的方式进行。性能测试对各实施例和对比例经过热处理得到的1Cr12Ni3Mo2VNbN叶片钢进行室温拉伸和室温冲击测试，按照GBT228和GBT229中提供的方法进行，测试结果表1所示。锻件合格率判定标准：抗拉强度Rm≥1266Mpa，规定非比例延伸强度Rp0.02≥866Mpa，冲击功AKV≥35J。表1RmMpaRp0.02MpaAKV,J品质实施例11350103036合格实施例21320101040合格实施例3130098045合格实施例4127087056合格实施例5128595050合格对比例1133083046不合格对比例21450121015不合格对比例31380108028不合格对比例4120081068不合格对比例51330107028不合格对比例61350108032不合格对比例7131085542不合格对比例8133082050不合格如实施例1-5所示，经过本发明提供的方法对淬火后的1Cr12Ni3Mo2VNbN叶片钢进行热处理后，其抗拉强度、规定非比例延伸强度和冲击功均符合锻件合格率判定标准，且上述性能在满足要求的基础上均有不同程度的提高，达到了同时平衡和改善1Cr12Ni3Mo2VNbN叶片钢冲击韧性和Rp0.02的目的。如对比例1-2所示，当只对锻件进行第一次回火处理时，其Rp0.02难以满足要求，当只对锻件进行第二次回火处理时，其冲击韧性难以满足要求。由对比例3-5可知，第一次回火温度过低时，叶片钢冲击韧性不合格；第一次回火温度过高，叶片钢Rm和Rp0.02不合格；若第一次回火采用缓慢冷却的方式进行，其冲击韧性不合格。类似的，由对比例6-8可知，当第二次回火温度过低时，叶片钢冲击韧性不合格；当第二次回火温度过高时，叶片钢Rp0.02不合格；若第二次回火采用急速冷却的方式进行，其Rp0.02下降明显，难以满足要求。综上可知，在对淬火后的1Cr12Ni3Mo2VNbN叶片钢进行热处理过程中，两次回火及回火的温度控制和冷却方式均是本发明的关键，在上述条件的共同配合下，实现了使1Cr12Ni3Mo2VNbN叶片钢性能合格的前提下，其冲击韧性和Rp0.02得到了进一步改善的目的。申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

权利要求：1.平衡和改善1Cr12Ni3Mo2VNbN叶片钢冲击韧性和Rp0.02的热处理方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：1将经过淬火处理后的1Cr12Ni3Mo2VNbN叶片钢升温至580-620℃并保温，保温完成后快速冷却；2将步骤1冷却后的叶片钢升温至530-550℃并保温，保温完成后缓慢冷却。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1所述保温的时间为3-6h。3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤1所述快速冷却的方式为风冷、油冷或水冷中的任意一种。4.如权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，步骤2所述保温的时间为3-6h。5.如权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，步骤2所述缓慢冷却的方式为随炉冷却或出炉在空气中自然冷却。6.如权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，步骤1所述淬火处理的温度为1010-1070℃。7.如权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，步骤1所述淬火处理的时间为1.5-2.5h。8.如权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于，步骤1所述淬火处理的冷却方式为风冷、油冷或水冷中的任意一种。9.如权利要求1-8任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：1将1Cr12Ni3Mo2VNbN叶片钢升温至1010-1070℃并保温1.5-2.5h，保温结束后风冷、油冷或水冷至室温；2将步骤1经过淬火处理后的1Cr12Ni3Mo2VNbN叶片钢升温至580-620℃并保温3-6h，保温完成后出炉风冷、油冷或水冷至室温；3将步骤2冷却后的叶片钢升温至530-550℃并保温3-6h，保温完成后随炉冷却或出炉在空气中自然冷却。

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