X22CrMoV12-1马氏体不锈钢高温形变热处理工艺研究

X22CrMoV12-1（德国牌号）属于马氏体耐热不锈钢，相当于中国的2Cr13型马氏体不锈钢，主要用于制造涡轮叶片和汽轮机叶片。它的合金元素含量达到14.5%左右，锻造性能较差，传统锻造及热处理工艺常常使得锻件的韧性偏低，强韧性匹配难以达到令人满意的效果。因此，有必要探索这种不锈钢锻件生产的新工艺。

高温形变热处理是形变热处理的一种，是将钢加热到稳定奥氏体区保持一段时间，在该温度下变形，随后进行淬火以获得马氏体组织的一种综合工艺。它既能提高钢的强度，又能改善钢的塑性和韧性，是提高钢强韧性的一种重要手段，同时还可以简化工艺，节省资源。研究人员采用正交试验方法研究高温形变热处理对X22CrMoV12-1不锈钢锻件室温力学性能的影响。

实验用原材料为X22CrMoV12-1不锈钢轧制棒材，规格为Φ60mm，其化学成分符合技术条件。

对X22CrMoV12-1不锈钢进行高温形变热处理工艺，具体工艺流程为：采用线切割方式下料，切成Φ60mm×60mm的短棒材，在J53-300型双盘摩擦压力机上进行锻造（沿棒材径向压扁，并用限位垫块控制压后锻件高度）；棒料需先加热到850℃预热15min，再加热至锻造温度保温40min；模具用烧红的垫块进行预热，预热温度300℃；润滑剂采用二硫化钼+石墨+机油，其配比为二硫化钼∶石墨∶机油=3∶1∶1。锻后省去固溶工序，快速放入淬火油中淬火，即锻后余热淬火，然后进行回火处理，回火保温4h，空冷。

为考察各因素对锻件力学性能的影响，并减少试验工作量，采用正交试验方法，选取的试验因素及水平如表1所示，按正交表L9（34）安排的9种试验方案如表2所示。

表1 试验因素水平

表2 正交试验方案

结果表明：（1）采用正交试验方法研究了高温形变热处理工艺参数对锻件室温力学性能影响的规律：回火温度是影响X22CrMoV12-1马氏体不锈钢强度和韧性的最显著因素，锻造温度为次要因素，变形量为最不显著因素；（2）回火温度越低，锻件的韧性就越差，强度越高；锻造温度越高，锻件强度越高，韧性越低；（3）对X22CrMoV12-1马氏体不锈钢采用高温形变热处理这种新的热加工工艺，选定合适的工艺参数（例如1075℃的锻造温度、40%的变形量，665℃的回火温度），可以很好地满足锻件的室温力学性能标准要求，并实现良好的强韧性匹配；（4）形变热处理在锻造成形后省去固溶处理工序，直接在淬火油中淬火，然后回火，可缩短产品的生产周期，节约生产成本。（心远）