一种改善X12CrMoWVNbN10-1-1马氏体不锈钢铸态组织均匀性的方法

摘要

本发明公开了一种改善X12CrMoWVNbN10-1-1马氏体不锈钢铸态组织均匀性的方法，包括配置合金、预热铸型、加热合金并对合金液进行过热处理、以及浇铸合金步骤，从而得到组织均匀细小的不锈钢铸锭。本发明的方法可以较大程度改善不锈钢铸态的组织均匀性，提高等轴晶区域比例，细化晶粒，利于提高X12CrMoWVNbNl0-1-1马氏体不锈钢的综合力学性能。本发明工艺简单，只需优化铸造工艺参数，即可实现对X12CrMoWVNbN10-1-1马氏体不锈钢铸态组织均匀性的有效控制；易于操控，适合于工业化生产。

说明书

技术领域

本发明涉及一种改善X12CrMoWVNbNl0-1-1马氏体不锈钢铸态组织均匀性的 方法，尤其涉及一种提高X12CrMoWVNbN10-1-1马氏体不锈钢铸态组织等轴晶比 例、细化晶粒，改善铸态组织均匀性的方法；属于铸锭浇铸技术领域。

背景技术

X12CrMoWVNbN10-1-1马氏体不锈钢由于拥有优良的耐腐蚀性能、高温强 度以及抗蠕变性能，被广泛地应用在核电站和矿电站发电转子材料上，其化学 成分如表1所示。目前国内所使用的X12CrMoWVNbN10-1-1核电转子钢几乎 全部依靠进口，因此生产出组织均匀细小的铸锭刻不容缓。

表1.X12CrMoWVNbN10-1-1马氏体不锈钢化学成分（wt%）

工业生产中普遍使用的提高铸态组织均匀性的方法主要有两种：化学处理 法（即孕育和变质）和物理法（即施加机械振动、电磁振动、超声振动等）。 然而，事实证明，虽然化学法和物理法都能细化铸锭组织，但均具有一定的局 限性。例如化学处理法细化剂制备工艺复杂，从而导致生产成本提高，并且容 易对母合金造成污染（尤其对成分要求严格的合金体系）。物理法对设备要求 太高且效果有限。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种成本低廉、简单的提高 X12CrMoWVNbN10-1-1马氏体不锈钢铸态组织均匀性的方法。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种工艺 简单的提高X12CrMoWVNbN10-1-1马氏体不锈钢铸态组织均匀性的方法。

为实现上述目的，本发明提供了一种改善X12CrMoWVNbN10-1-1马氏体不 锈钢铸态组织均匀性的方法，本发明的方法可以较大程度上提高铸态组织等轴晶比 例、细化晶粒，从而提高铸锭的综合力学性能。

本发明所述的改善X12CrMoWVNbN10-1-1马氏体不锈钢铸态组织均匀性的 方法的具体步骤包括：

1、配置合金

根据合金的成分要求配置合金原料：分别称取碳粉、微碳铬铁、氮化铬铁、 铌铁、钨铁、钼铁、钒铁、锰铁和纯镍为合金原料；由于合金中元素C、Cr、Mn 等元素容易烧损，因此这些元素均按表1所示合金成分要求的上限配置，优选 地，合金原料中C、N、Mn、Cr、Ni、Mo、W、V、Tb的比例为 13:6:50:1060:80:110:100:20:5；

2、预热铸型

对铸型进行预热，其预热温度为750℃～900℃；

3、加热合金并对合金液进行过热处理

采用中频感应炉对合金进行加热，待合金熔化后对合金液进行过热处理，合 金过热温度控制在1600℃～1650℃之间，过热时间3～10min之间；

4、浇铸合金

合金熔体过热处理结束之后，立即停止加热，让合金液迅速冷却，待合金温度 降到1580℃～1610℃时进行浇铸，即可得到组织均匀细小的铸锭。

在本发明的较佳实施方式中，合金中元素C、Cr、Mn的配置比13：1060：110。

在本发明的另一较佳实施方式中，为了除气、防止氧化，整个过程都是在真空 中进行。尤其是步骤3）中所述熔炼合金并对合金液进行过热处理过程均在30～ 100Pa下进行。

本发明的方法具有如下优点：

本发明所述的改善X12CrMoWVNbN10-1-1马氏体不锈钢铸态组织均匀性的 方法可以较大程度改善X12CrMoWVNbN10-1-1马氏体不锈钢铸态组织均匀性， 尤其是可以较大程度上提高等轴晶比例，细化晶粒。本发明的方法简单，只需优化 铸造工艺参数（熔体过热温度、铸型预热温度、浇铸温度），即可实现对 X12CrMoWVNbN10-1-1马氏体不锈钢铸态组织均匀性的有效控制。采用本发明 的工艺方法，可较大程度地增加铸态组织中等轴晶区域比例，从而获得组织均匀细 小的不锈钢合金铸锭，有利于提高X12CrMoWVNbN10-1-1马氏体不锈钢的综合 力学性能。本发明工艺简单，易于操控，适合于工业化的推广和使用。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明， 以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明的实施例1得到的X12CrMoWVNbN10-1-1马氏体不锈钢铸态 宏观组织；

图2是本发明的实施例1得到的X12CrMoWVNbN10-1-1马氏体不锈钢铸态 微观组织。

具体实施方式

本发明的改善X12CrMoWVNbN10-1-1马氏体不锈钢铸态组织均匀性的方法 可以较大程度上提高等轴晶比例，细化晶粒。在本发明的具体实施方式中，所述方 法只需确定好浇铸工艺参数（熔体过热温度、铸型预热温度、浇铸温度），即可实 现对X12CrMoWVNbN10-1-1马氏体不锈钢铸态组织均匀性的有效控制。

在本发明的具体实施例中，所使用的中频感应炉为本领域常用的仪器，本发明 对此没有特别限制。

实施例1

1、配置合金

配置合金的原料为：碳粉、微碳铬铁、氮化铬铁、铌铁、钨铁、钼铁、钒铁、 锰铁和纯镍，其中，合金中元素C、N、Mn、Cr、Ni、Mo、W、V、Tb的比例 为13:6:50:1060:80:110:100:20:5，合金的总重量为10Kg；

2、对铸型进行预热

铸型是以400目的工业镁砂和硅溶胶为原料制作成的，铸型尺寸为φ100mm ×200mm，将铸型放入电阻炉内进行预热，预热温度设定为800℃；

3、加热合金并对合金溶液进行过热处理

利用中频感应炉对合金进行加热，待到合金熔化后，对合金液进行过热处理， 过热温度为1630℃，过热时间为5min。

4、浇铸合金

合金液熔体过热处理结束后，关闭中频感应炉，让合金迅速冷却，待合金温度 降到1600℃时进行浇铸，得到组织均匀细小的铸锭，该X12CrMoWVNbN10-1-1 马氏体不锈钢铸锭的铸态宏观组织如图1所示，铸态微观组织如图2所示。

5、铸锭检测

将制得的铸锭取出，沿直径纵向剖开，用砂纸将表面磨光后，用王水腐蚀。经 检测，铸锭宏观组织中，除冒口部位，其余全部为等轴晶区，等轴晶区超过了整个 铸锭体积的60％，等轴晶直径小于1.100m。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需 创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中 技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验 可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。