403Nb不锈钢锻造及锻后预备热处理工艺研究

403Nb不锈钢是在AISI403不锈钢的基础上添加0.15%～0.25%的Nb、0.1%的V和一定数量的Ni、Mo等合金元素研制而成的，属于马氏体不锈钢，变形抗力大，锻造性能差，容易产生锻造裂纹。目前工厂现行工艺生产的这类不锈钢锻件存在的主要问题是强韧性匹配较差，产品废品率高，综合性能难以令人满意。因此，有必要探究锻造和锻后预备热处理工艺对这类不锈钢的组织、性能的影响和变化规律，以便对现有生产工艺进行优化，得到强韧性匹配良好，各项性能理想的马氏体不锈钢锻件，最大限度降低废品率。

试验用的原材料化学成分（质量分数，%）满足技术标准：0.13～0.18C,0.40～0.60Mn，11.5～13.0Cr,0.15～0.25Nb，Si≤0.50，P≤0.03，S≤0.01，Ni≤0.60，Mo≤0.20，V≤0.10，Pb≤0.005，Sn≤0.05，Fe为余量。

试验方案：A分别选取锻造温度1110、1130、1150℃，热处理方案为1060℃正火，保温2h空冷，1130℃保温1.5h淬火（借助风扇对锻件进行风冷），700℃回火，保温4h空冷；B在1110℃锻后，分别选取1030、1060、1090℃进行正火预备热处理，并与无正火处理作对比，最终的热处理方案和A相同；C将最终热处理后的锻件，进行室温拉伸性能测试，夏比冲击试验和显微组织观察。

试验结果表明：

1）随着锻造温度升高，锻件强度提高，增幅较大；塑性和冲击能降低，塑性的减幅较小，冲击能的减幅较大。通过与技术标准比较，反映塑性的指标虽然随着锻造温度的升高降低，但均在技术要求之上，而反映强度和韧性的指标部分数据低于技术标准。这说明锻造温度对强度和韧性的影响要比对塑性的影响大。

2）正火温度对伸长率和断面收缩率的影响小，变化幅度很小，无明显的变化趋势；随着正火温度的升高，抗拉强度和屈服强度增大，而冲击能先降后升，在1060℃时达到最小；和无正火处理的锻件相比，经过正火的锻件强度增大，而韧性和塑性降低，强韧性匹配较好；和技术标准相比，锻件强度太低，这主要是由于试验用锻造温度偏低（锻造温度应选1130℃较为合适），合金元素不能充分固溶到奥氏体中，还有淬火时冷速偏低（风冷速度偏低），在冷却过程中，合金元素析出过多，导致马氏体过饱和度偏低，残余奥氏体含量过多，降低了锻件强度。