1Cr11Ni2W2MoV钢叶片的热加工工艺与力学性能

1Cr11Ni2W2MoV钢叶片的热加工工艺与力学性能

1Cr11Ni2W2MoV钢是在低碳的12%Cr钢中加入大量的W、Mo、V等缩小奥氏体相区的铁素体形成元素，使得钢具有马氏体相变硬化能力，所得到的一种新型马氏体耐热不锈钢。该钢具有良好的综合力学性能，在航空工业中已广泛用于制造600℃以下工作的发动机叶片、盘、轴等重要零部件。

本文主要探讨了航空1Cr11Ni2W2MoV钢叶片热加工工艺(锻造及热处理)与力学性能的关系。

二、原材料和工艺设备

航空1Cr11Ni2W2MoV钢叶片是重要的二级锻件。锻件用原材料电渣钢热轧棒必须符合YB675-7《航空用不锈钢及耐热钢钢棒》和HB5270-83《航空发动机转动件用高级优质不锈钢棒》等技术标准及有关所颁技术条件的规定；原材料经复检合格，拔皮去除表面缺陷后，方可投入使用。复检后的化学成份见表1，叶片的最终力学性能应达到表2的规定［1］。

表11Cr11Ni2W2MoV钢化学成分(wt％)

元素CSiMnCrNiWMoVSP

含量0.10～0.16≤0.60≤0.6010.5～12.01.40～1.801.50～2.000.35～0.500.18～0.30≤0.020≤0.030

复检0.130.220.5111.601.781.850.470.23／／

表21Cr11Ni2W2MoV钢最终力学性能要求

热处理制度力学性能≥

淬火回火σb(MPa)σ0.2(MPa)δ5(%)ψ(%)HRCak(KJ/m2)

1000～1020℃

油或空淬660～690℃空冷885735155528.0～35.0885

540～600℃空冷1080885125033.5～41.5685

所颁QT31-WY90-131080930125040.5～33.5685

1Cr11Ni2W2MoV钢叶片的热加工工艺试验加热设备均采用RJX-45-9、RJX-75-13工业电炉。原材料装炉前应彻底清除电炉内异物，杜绝混料，按工艺要求校验控温仪表；为提高炉温均匀性，可采用炉门石棉隔热栅，有效率≥87%。

三、工艺试验

航空1Cr11Ni2W2MoV钢叶片热加工工艺规范的拟定，应严格按照HB5024-89《航空用钢锻件》中的技术规定执行，最终达到表2要求的力学性能。

1.锻造工艺

1Cr11Ni2W2MoV钢叶片锻造工艺试验方案如表3所示。

表31Cr11Ni2W2MoV钢叶片锻造工艺试验

叶片号锻件尺寸原材料尺寸变形程度

(锻造比)锻造工艺号

0T21-124×52×138φ50×1001.57

F1

0T21-2φ75×1303.54

F2

0T22-126×75×175φ95×1601.96／1.84

F3

0T22-2φ110×1202.63／1.84

0T2324×52×115φ65×1402.65

F2

0T6322×38×175φ53×752.63

F1

0T6422×40×145φ53×652.50

F1

表中：F1—单个毛坯一火锻造成形。

F2—一火锻造成形，再均匀切断为三件。

F3—二火锻造成形，即预锻后均匀切断为三件，再加热终锻成形。

在高温时，1Cr11Ni2W2MoV钢叶片的组织为奥氏体(A)及少量的δ-铁素体(F)，具有良好的热塑性，易于压力加工。为避免组织粗大和δ-F含量过高，锻造的始锻和终锻温度不要太高。停锻后，锻件应置于灰箱中缓冷，防止龟裂发生。适宜的锻造工艺规范应为：850℃预热+(1140±20)℃始锻+(850～900)℃终锻／灰箱冷。

锻件的表面质量不允许有过烧裂纹和严重影响性能的其它缺陷存在；小裂纹、嵌入和成片的氧化皮必须全部清除；一般缺陷的存在均须保证锻件留有≥(2)/(3)的公称加工余量。在锻件的断口和酸浸试片上显示的低倍组织，不允许有白斑、白点、缩孔、气泡、翻皮、点针偏析和层状断口存在。一经发现严重质量问题，锻件应予报废。

2.热处理工艺

(1)预备热处理

1Cr11Ni2W2MoV钢叶片预备热处理即锻后热处理，目的是消除锻造加工缺陷和应力，改善其组织，促使充分**的碳化物固溶，并可保证所要求的力学性能(布氏硬度要求d＝3.70～4.30)。预备热处理的工艺规范是：850℃预热(视装炉量)+(1000±10)℃正火／空冷+(740±10)℃回火／空冷或850℃预热+(740±10)℃回火／空冷。

(2)最终热处理

1Cr11Ni2W2MoV钢叶片最终热处理正确的工艺规范为：850℃预热(视装炉量)+(1010±10)℃淬火／油冷+(550～570)℃回火／空冷。

1)淬火1Cr11Ni2W2MoV钢淬火加热温度越高，碳化物溶解得越多，当加热至1000℃时，碳化物已全部溶解，若加热温度过高，就会产生过多的δ-F，使钢的性能恶化(主要是强韧性、疲劳性能、蠕变性能的降低)。因此，淬火加热温度应以保证既达到充分奥氏体化，但又只产生少量的δ-F为原则，以(1000～