X12Cr13鍛件 X12Cr13熱加工時產生裂紋的原因分析

德國牌號的X12Cr13鋼種具有良好的綜合力學性能和耐蝕性能,因此被用于壓縮機增壓系統的部件。我公司在試制X12Cr13鋼葉輪的初始階段,由于對該鋼的特性不夠了解,因此在電爐錠軋制電極坯料以及電渣鋼錠鍛制毛坯鍛件時，均出現大量較為嚴重的表面裂紋,造成很多的廢品。經過不斷的探索及對工藝的改進,最終研究出一整套成形工藝,使產品質量達到國外同類產品質量水平。

鍛件交貨技術條件

化學成分見表1

冶煉方法:堿性電爐＋電渣重熔。

鍛件總鍛比≥3。

鍛件以鍛后低溫退火(防白點)狀態交貨。

超聲波探傷檢驗符合五級驗收標準。

工藝路線

X12Cr13鋼葉輪的工藝路線為:電爐冶煉→澆注鋼錠( 3.15t錠)→去應力退火→鋼錠表面清理軋制電極坯料→電渣重熔→電渣錠加熱→鍛造→低溫退火→光面探傷→檢查尺寸→交貨。

熱加工時產生裂紋的原因分析

X12Cr13的相組成為馬氏體＋鐵素體,而高溫塑性主要取決于奧氏體與鐵素體相的相匹配關系。因此可以通過研究鐵素體相在不同條件下的數量、形狀,來找出最佳的熱加工工藝參數。通過不同條件下取樣觀察鐵素體相的變化情況表明鐵素體相隨著溫度的提高、保溫時間的延長,其含量不斷增加，由10%增加到 45%,最高可達到50%;其形狀也由條狀到塊狀再向棱角狀變化。通過繪制的鐵素體形狀隨溫度和時間變化的區域圖可以看出,鐵素體在圖中隨溫度﹑保溫時間的不同,有不同的形狀區域。當加熱溫度超過1210℃時,鐵素體相均變化為棱角狀;當加熱溫度低于1 000℃時,鐵素體相均保持著條狀;在1 000 ~1 210 ℃之間,隨保溫時間的不同或呈條狀、或呈塊狀、或呈棱角狀,也有時三者共存。X12Cr13鋼加熱時,理想的鐵素體相條狀溫度區域應該是:1 120 ~1 200 ℃,保溫時間不大于2 h,1 120 ~1 050 ℃,保溫時間不大于5 h,1 050 ~ 1 000 ℃,保溫時間不大于10 h,見圖1。

X12Cr13鋼是馬氏體＋鐵素體組織的雙向結構,其中鐵素體含量占40%左右,經過試制研究,為工業化生產該鋼種提供了相適應的冶煉、加工、熱處理等工藝。

鐵素體形狀變化是惡化X12Cr13鋼的熱加工性能的主要因素,特別是棱角狀鐵素體會嚴重降低鋼種的塑性。因此可以通過控制鋼中主要元素來解決鋼錠加工過程中的裂紋,以及通過改進加熱制度來解決軋制裂紋、鍛造裂紋等問題。適宜的軋制加熱溫度為1 180 ~ 1 200℃(料溫)﹐保溫時間≤3 h;鍛造加熱制度為1 150 ~ 1180 ℃（料溫),根據鋼錠尺寸嚴格控制保溫時間。

通過大量的試制研究工作,我公司已經形成了X12Cr13毛坯鍛件的生產線,產品質量穩定，可以滿足生產出口設備的要求。