一种细化FeCrAl合金管材晶粒的控制轧制工艺制造技术

技术编号：40750948 阅读：5 留言：0更新日期：2024-03-25 20:06

本发明专利技术属于不锈钢管材冷加工工艺领域，具体涉及一种细化FeCrAl合金管材晶粒的控制轧制工艺。该工艺采用高、低温两段锻造工艺，获得初始晶粒尺寸均匀细小的FeCrAl合金坯料；然后采用多道次累积大变形轧制，再结合逐步降低退火温度的技术路线，可获得直径9.6毫米，壁厚0.47毫米，长度大于5米的全尺寸低缺陷FeCrAl合金管材，最终管材晶粒度≥8级；室温屈服强度＞450MPa，抗拉强度＞600MPa，延伸率≥35％；350℃高温强度＞380MPa，抗拉强度＞550MPa，延伸率≥25％。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于不锈钢管材冷加工工艺领域，具体涉及一种fecral合金管材的控制轧制工艺，目的是实现细化fecral合金管材晶粒尺寸。

技术介绍

1、fecral铁基合金具有良好的高温强度、辐照性能以及显著的抗高温氧化性能，使其成为核电耐事故包壳材料中极具潜力的候选材料。

2、为了达到优异的综合性能，fecral合金有其特殊性。例如，为了保证其在高温服役环境中不生成或少生成含cr的碳化物，合金中通常控制极低的c含量水平；为了避免aln夹杂，合金中n含量也较低。因此，fecral合金中具有较少的碳氮化物，这使得该材料在高温固溶后组织内无析出相钉扎，晶粒容易粗化。而且，fecral为单一铁素体组织，合金无相变，使得细化晶粒尺寸愈加困难。较大的晶粒尺寸不仅影响合金强塑性，导致冷加工变形苦难，还会干扰管材的超声探伤结果。因此，控制fecral合金管材在轧制过程中细小的晶粒尺寸是fecral合金管材能否成功制备的关键。

技术实现思路

1、本专利技术的目的在于提供一种细化fecral合金管材晶粒的控制轧制工艺，实现管材在轧制过程中晶粒尺寸逐步减小的目标，从而获得强塑性优异、探伤合格率高的全尺寸成品管材。

2、本专利技术的技术方案是：

3、一种细化fecral合金管材晶粒的控制轧制工艺，按重量百分比计，所适用的fecral的化学成分范围如下：

4、c：≤0.01％；si：≤0.1％；mn：≤0.8％；s：≤0.01％；p：≤0.01％；cr：12.0～13.0％；

5、al：3.0～5.0％；mo：1.0～2.0％；nb：≤0.05％；o：≤0.002％；n：≤0.003％；y：≤0.08；fe余量。

6、该工艺包括如下步骤：(1)原始棒料制备；(2)管坯用棒料退火；(3)棒材加工镗孔；(4)管材轧制及退火；(5)管材成品矫直；(6)管材探伤检测。

7、其中，步骤(1)中，棒料的获得需高、低温两次先后锻造：

8、首先，坯料随炉升至1100～1200℃，保温时间2～4小时；初锻温度1080～1180℃，终锻温度850～950℃，锻造中进行纵-横-纵三向反复大压下量锻打，反复次数不小于3次，单次变形量>8％，锻造比>6，锻造成方坯空冷至室温；

9、然后，方坯随炉升至850～950℃，保温时间2～4小时；初锻温度830～920℃，终锻温度>700℃，锻造中进行纵-横-纵三向反复锻打，反复次数不小于3次，单次变形量>5％，锻造比>4，锻造后空冷至室温。

10、步骤(2)中，棒料退火工艺为：700～800℃保温1～2小时空冷。

11、步骤(3)中，棒材加工镗孔后获得管坯外径35～45毫米，壁厚3～5毫米原始管材坯料。

12、步骤(4)中，初始管坯到最终成品管材的轧制道次为10～15次。

13、具体地，第一道次变形量<20％；中间轧制道次需不少于3次累积大变形，每次累积变形量高于40％，但不得超过55％；最后轧制道次变形量<30％。

14、具体地，轧制变形过程中需要配合退火工艺。其中，第一道次轧制变形后退火工艺为780～820℃保温0.5～1小时；中间累积大变形轧制后需要采用逐级降低退火温度的工艺，退火温度从800℃逐次降低到700℃，退火时间为0.5～1小时；成品管材的退火温度为680～720℃，退火时间为10～30分钟。

15、按照该工艺可获得直径9.6毫米，壁厚0.47毫米，长度大于5米的全尺寸、低缺陷fecral合金管材，且管材晶粒度≥8级。

16、按照该工艺获得的管材室温屈服强度＞450mpa，抗拉强度＞600mpa，延伸率≥35％；350℃高温强度＞380mpa，抗拉强度＞550mpa，延伸率≥25％。

17、本专利技术的设计思想为：

18、1、采用高、低温两段锻造工艺实现fecral合金热加工过程中高、低温两次再结晶，获得初始晶粒尺寸均匀的fecral合金坯料，为细化成品管材提供原始材料保障；

19、2、采用多道次累积大变形轧制获得更高的再结晶变形储能，再结合逐步降低退火温度的工艺路线，使得管材在更低温度下再结晶，实现管材晶粒尺寸随管径和壁厚逐步减小的目标。

20、本专利技术的优点及有益效果是：

21、本专利技术可获得直径9.6毫米，壁厚0.47毫米，长度大于5米的全尺寸低缺陷fecral合金管材，最终管材晶粒度≥8级；室温屈服强度＞450mpa，抗拉强度＞600mpa，延伸率≥35％；350℃高温强度＞380mpa，抗拉强度＞550mpa，延伸率≥25％。

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【技术保护点】

1.一种细化FeCrAl合金管材晶粒的控制轧制工艺，其特征在于，按重量百分比计，所适用FeCrAl合金的化学成分范围如下：

2.按照权利要求1所述的一种细化FeCrAl合金管材晶粒的控制轧制工艺，其特征在于，包括如下步骤：(1)原始棒料制备；(2)管坯用棒料退火；(3)棒材加工镗孔；(4)管材轧制及退火；(5)管材成品矫直；(6)管材探伤检测。

3.按照权利要求2所述的细化FeCrAl合金管材晶粒的控制轧制工艺，其特征在于，步骤(1)中，棒料的获得需高、低温两次先后锻造：

4.按照权利要求2所述的细化FeCrAl合金管材晶粒的控制轧制工艺，其特征在于，步骤(2)中，棒料退火工艺为700～800℃保温1～2小时空冷。

5.按照权利要求2所述的细化FeCrAl合金管材晶粒的控制轧制工艺，其特征在于，步骤(3)中，棒材加工镗孔后获得管坯外径35～45毫米，壁厚3～5毫米原始管材坯料。

6.按照权利要求2所述的细化FeCrAl合金管材晶粒的控制轧制工艺，其特征在于，步骤(4)中，初始管坯到最终成品管材的轧制道次为10～15次。</p>

7.按照权利要求1～6所述的细化FeCrAl合金管材晶粒的控制轧制工艺，可获得直径9.6毫米，壁厚0.47毫米，长度大于5米的全尺寸、低缺陷FeCrAl合金管材；最终管材晶粒度≥8级。

8.按照权利要求1～6所述的细化FeCrAl合金管材晶粒的控制轧制工艺，管材室温屈服强度＞450MPa，抗拉强度＞600MPa，延伸率≥35％；350℃高温强度＞380MPa，抗拉强度＞550MPa，延伸率≥25％。

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【技术特征摘要】

1.一种细化fecral合金管材晶粒的控制轧制工艺，其特征在于，按重量百分比计，所适用fecral合金的化学成分范围如下：

2.按照权利要求1所述的一种细化fecral合金管材晶粒的控制轧制工艺，其特征在于，包括如下步骤：(1)原始棒料制备；(2)管坯用棒料退火；(3)棒材加工镗孔；(4)管材轧制及退火；(5)管材成品矫直；(6)管材探伤检测。

3.按照权利要求2所述的细化fecral合金管材晶粒的控制轧制工艺，其特征在于，步骤(1)中，棒料的获得需高、低温两次先后锻造：

4.按照权利要求2所述的细化fecral合金管材晶粒的控制轧制工艺，其特征在于，步骤(2)中，棒料退火工艺为700～800℃保温1～2小时空冷。

5.按照权利要求2所述的细化fecra...

【专利技术属性】
技术研发人员：张静，焦阳，
申请(专利权)人：沈阳中科航空工业材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：

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