本發明專利技術公開了一種航空用馬氏體含硫易切削不銹鋼的制備方法，包括將工業純鐵、鎳板、低碳鉻鐵、本鋼種返料加入電爐內熔煉，調整鋼液成份至控制成份，按重量百分比：C：0.22～0.25%、Si：0.10～0.25%、Mn：1.10～1.20%、P：0.10～0.13%、Cr：12.50～13.50%、Ni：1.65～1.90%；將用薄皮管密封的硫磺粉插入鋼液中，攪拌均勻，然后按加入BaAlSi合金進行終脫氧，再出爐澆注成電渣坯；將電渣坯進行電渣重熔，采用的電渣重熔渣系包括30~40?wt%的CaF2粉、25~35?wt%的Al2O3粉、20~30?wt%的SiO2粉、3~7?wt%的MgO粉和3~7?wt%的金屬錳粒；電渣重熔出錠后送入鍛造熱加工爐內加熱，然后進行鍛造，鍛造后送入退火爐進行退火熱處理，得航空用馬氏體含硫易切削不銹鋼。該制備方法能有效控制硫元素和錳元素含量，提高Y25Cr13Ni2的綜合成材率。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于特殊鋼冶金，特別涉及一種航空用馬氏體含硫易切削不銹鋼的制備方法。
技術介紹
1、y25cr13ni2是一種航空用馬氏體含硫易切削不銹鋼，該鋼的化學成分及重量百分比為：c：0.20～0.30％、si：≤0.50％、mn：0.80～1.20％、p：0.08～0.15％、s：0.15～0.25％、cr：12.00～14.00％、ni：1.50～2.00％，，其余為fe和不可避免的雜質。y25cr13ni2含硫易切削不銹鋼中，硫在鋼中與錳形成mns夾雜物，中斷基體金屬的連續性，在鋼材切削加工高速變形時產生欠切作用，通過應力集中使切屑分斷，達到改善鋼材切削性的目的。因此在易切削鋼中，硫作為有益元素加入，可以改善鋼的被切削性能。但硫在鋼中易產生偏析，惡化鋼的質量，在高溫下，降低鋼的塑性，是一種有害元素，它以熔點較低的fes形式存在。單獨存在的fes的熔點只有1190℃，而在鋼中與鐵形成共晶體的共晶溫度更低，只有988℃，當鋼凝固時，硫化鐵析集在原生晶界處。鋼在1100～1200℃進行熱加工時，晶界上的fes就將熔化，大大的削弱了晶粒之間的結合力，導致鋼的熱脆現象。y25cr13ni2熱加工時，為防止因硫導致的脆性，通常保證鋼中含有足夠的錳，使其形成熔點較高的mns夾雜物，并且鋼中mn和s的質量含量比值≥5。
2、電渣重熔具有精煉提純和順序凝固成形的雙重功能，所生產的鋼錠具有組織致密、夾雜物細小且分布均勻、材料性能較高等優點，航空等安全系數要求較高的行業內通常采用電爐+電渣重熔方法來冶煉y25cr13ni2。
3、然而，電渣重熔過程中存在硫元素和mn元素燒損，其燒損的主要反應如下：
4、[s]+(o2-)＝(s2-)+[o]???????????????(1)
5、(s2-)+(o2)＝(so2)+(o2)?????????????(2)
6、[mn]+[o]＝(mno)?????????????????(3)
7、[mn]+[s]＝(mns)??????????????????(4)
8、電極棒中的氧含量越高，上述反應的動力學條件越充分，即式(1)、式(2)更易發生，促進脫硫反應的進行，導致鋼中硫元素的含量控制困難。同時電極棒中的硫含量、氧含量越高，式(3)、式(4)越易發生，促進mn元素的燒損，導致鋼中錳元素的含量控制更困難。
9、由上述可見，采用電爐+電渣重熔方法生產冶煉y25cr13ni2，在電渣重熔過程中存在硫元素和錳元素的燒損，難以控制硫元素和錳元素的含量，并且為提高y25cr13ni2的熱加工性能及成品鋼材的切削性能等綜合性能指標，要求電渣鋼錠的化學成分均勻、符合標準要求，還要對硫元素和錳元素的含量進行精確控制，即y25cr13ni2中mn和s的質量含量比值應≥5，電渣重熔方法冶煉的難度更大。y25cr13ni2的熱塑性性差、熱導率較低、冷卻過程中產生馬氏體轉變等特點，開裂報廢情況突出。目前采用電爐+電渣重熔方法冶煉y25cr13ni2的綜合成材率低(約55％)。
技術實現思路
1、針對現有技術存在的上述不足，本專利技術的目的就在于提供一種航空用馬氏體含硫易切削不銹鋼的制備方法，該制備方法能有效控制硫元素和錳元素含量，提高y25cr13ni2的綜合成材率。
2、本專利技術的技術方案是這樣實現的：
3、一種航空用馬氏體含硫易切削不銹鋼的制備方法，具體包括以下步驟：
4、s1：將工業純鐵、鎳板、低碳鉻鐵、本鋼種返料加入電爐內熔煉，調整鋼液成份至控制成份，按重量百分比：c：0.22～0.25％、si：0.10～0.25％、mn：1.10～1.20％、p：0.10～0.13％、cr：12.50～13.50％、ni：1.65～1.90％；
5、s2：將硫磺粉裝入薄皮管中密封嚴，插入鋼液中，攪拌均勻；然后按每噸鋼水加入1～1.5kg的量加入baalsi合金進行終脫氧，再澆注成電渣坯；硫磺粉加入量為鋼水重量的0.27％～0.29％，使得電渣坯s的控制范圍為0.20～0.25％)；
6、s3：將步驟s2的電渣坯進行電渣重熔，采用的電渣重熔渣系包括30～40wt％的caf2粉、25～35wt％的al2o3粉、20～30wt％的sio2粉、3～7wt％的mgo粉和3～7wt％的金屬錳粒；
7、s4：電渣重熔出錠后立即加罩緩冷，生產條件允許時，盡量直接安排熱送鍛造熱加工爐內加熱，然后進行鍛造，鍛造后及時裝箱或埋砂緩冷，生產條件允許時，盡量直接安排熱送退火爐進行退火熱處理，即得到所述航空用馬氏體含硫易切削不銹鋼。
8、進一步地，步驟s1具體包括以下步驟為：
9、s1.1：在電爐內加入0.8％～1％爐料裝入量的底渣，再將工業純鐵、鎳板、低碳鉻鐵、本鋼種返料、裝入電爐內送電熔化；
10、s1.2：待爐料熔化后，熔清扒掉部分氧化渣，并加入0.8％～1.2kg/t的al塊預脫氧，然后加入還原渣造新渣；所述還原渣的加入量為鋼水重量的1％～3％；
11、s1.3：待渣料均勻覆蓋鋼液后，用硅鈣粉多次擴散脫氧，每次脫氧硅鈣粉用量為30g，每次脫氧時間3～5min；
12、s1.4：脫氧結束后，取爐前樣分析成分調整至控制成分，從而得到鋼水。
13、進一步地，底渣和還原渣均由cao和caf2組成，其中底渣中cao和caf2的質量比為9:1；還原渣中cao和caf2的質量比為70％～80％:20％～30％。
14、進一步地，步驟s2中，先扒凈堿性渣，加入經烘烤合格的酸性渣料覆蓋鋼水表面，然后再加入硫磺粉；所述酸性渣料為珍珠巖或石英砂，其加入量為鋼水重量的1％～1.5％。
15、進一步地，電渣重熔時，熔煉電流為4200～4600a，熔煉電壓為49～52v。
16、進一步地，步驟s3中，電渣重熔造渣時，先加入caf2粉、al2o3粉、sio2粉和mgo粉進行造渣，待電渣重熔的渣料精煉完畢，進金屬電極后均勻加入金屬錳粒，且所述金屬錳粒15min內均勻加完。
17、進一步地，步驟s4中，鍛造熱加工流程為：先在裝爐溫度下保溫≥1.5h，所述裝爐溫度≤500℃；然后升溫至800～900℃，保溫≥1h；再升溫至1130～1180℃，保溫1.5～2.0h；鍛造開鍛溫度≥1100℃，停鍛溫度≥850℃。
18、進一步地，鍛造中間坯退火熱處理，升溫至760±5℃時，保溫6～8h，控制冷卻(冷卻速度≤30℃/小時)至400±5℃，再保溫10～12h，然后隨爐冷卻至≤300℃后出爐空冷。
19、與現有技術相比，本專利技術具有如下有益效果：
20、1、本專利技術在制備電爐熔煉構成中進行預脫氧及擴散脫氧，充分脫氣、去除夾雜，控制鋼水中的氮、氧含量，解決y2cr13ni2熱塑性和成品塑性差的問題；在電渣重熔時采用配入金屬錳粒的電渣重熔渣系，且金屬錳粒在其他電渣重熔渣料精煉本文檔來自技高網
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【技術保護點】
1.一種航空用馬氏體含硫易切削不銹鋼的制備方法，其特征在于，具體包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種航空用馬氏體含硫易切削不銹鋼的制備方法，其特征在于，步驟S1具體包括以下步驟為：
3.根據權利要求2所述的一種航空用馬氏體含硫易切削不銹鋼的制備方法，其特征在于，底渣和還原渣均由CaO和CaF2組成，其中底渣中CaO和CaF2的質量比為9:1；還原渣中CaO和CaF2的質量比為70%～80%:20%～30%。
4.根據權利要求1所述的一種航空用馬氏體含硫易切削不銹鋼的制備方法，其特征在于，步驟S2中，先扒凈堿性渣，加入經烘烤合格的酸性渣料覆蓋鋼水表面，然后再加入硫磺粉；所述酸性渣料為珍珠巖或石英砂，其加入量為鋼水重量的1%~1.5%。
5.根據權利要求1所述的一種航空用馬氏體含硫易切削不銹鋼的制備方法，其特征在于，電渣重熔時，熔煉電流為4200~4600?A，熔煉電壓為49~52?V。
6.根據權利要求1所述的一種航空用馬氏體含硫易切削不銹鋼的制備方法，其特征在于，步驟S3中，電渣重熔造渣時，先加入CaF2粉、Al2O3粉、SiO2粉和MgO粉進行造渣，待電渣重熔的渣料精煉完畢，進金屬電極后均勻加入金屬錳粒，且所述金屬錳粒15?min內均勻加完。
7.根據權利要求1所述的一種航空用馬氏體含硫易切削不銹鋼的制備方法，其特征在于，步驟S4中，鍛造熱加工流程為：先在裝爐溫度下保溫≥1.5?h，所述裝爐溫度≤500?℃；然后升溫至800~900?℃，保溫≥1?h；再升溫至1130~1180?℃，保溫1.5～2.0?h；鍛造開鍛溫度≥1100℃，停鍛溫度≥850℃。
8.根據權利要求7所述的一種航空用馬氏體含硫易切削不銹鋼的制備方法，其特征在于，鍛造中間坯退火熱處理，升溫至760±5℃時，保溫6～8?h，控制冷卻至400±5℃，其中冷卻速度≤30℃/h，再保溫10～12h，然后隨爐冷卻至≤300℃后出爐空冷。
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【技術特征摘要】
1.一種航空用馬氏體含硫易切削不銹鋼的制備方法，其特征在于，具體包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種航空用馬氏體含硫易切削不銹鋼的制備方法，其特征在于，步驟s1具體包括以下步驟為：
3.根據權利要求2所述的一種航空用馬氏體含硫易切削不銹鋼的制備方法，其特征在于，底渣和還原渣均由cao和caf2組成，其中底渣中cao和caf2的質量比為9:1；還原渣中cao和caf2的質量比為70%～80%:20%～30%。
4.根據權利要求1所述的一種航空用馬氏體含硫易切削不銹鋼的制備方法，其特征在于，步驟s2中，先扒凈堿性渣，加入經烘烤合格的酸性渣料覆蓋鋼水表面，然后再加入硫磺粉；所述酸性渣料為珍珠巖或石英砂，其加入量為鋼水重量的1%~1.5%。
5.根據權利要求1所述的一種航空用馬氏體含硫易切削不銹鋼的制備方法，其特征在于，電渣重熔時，熔煉電流為4200~4600?a，熔煉電壓為49~52?v。
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【專利技術屬性】
技術研發人員：陳知偉，何銀珍，黃永華，胡瑜，王渝，
申請(專利權)人：寶武特冶航研科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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