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1Cr11Ni2W2MoV属于新型马氏体耐热不锈钢，具有良好的综合力学性能，尤其具有优良的韧性和抗氧化性能，广泛用于航空工业中制造600℃以下工作的发动机叶片等重要零部件。本文主要探讨航空用钢自由锻件的热处理工艺开发。

1Cr11Ni2W2MoV钢是在低碳的12%Cr钢中加入大量的W、Mo、V等缩小奥氏体相区的铁素体形成元素，使得钢具有马氏体相变硬化能力，所得到的一种新型马氏体耐热不锈钢。我公司采用该材质生产的自由锻件，主要用于生产航空发动机叶片。

产品技术要求

1Cr11Ni2W2MoV是具有优良综合力学性能的马氏体耐热不锈钢，强度高、韧性好。1Cr11Ni2W2MoV钢中C、Mn、Ni属于奥氏体形成元素，而Cr、Mo、V属于铁素体形成元素。为避免得到较多的δ-铁素体，在源头原材料化学成分中即要控制奥氏体形成元素在中上限，铁素体形成元素在中下限，熔炼炉号为A-A的化学成分含量见表1。

原材料的低倍组织、非金属夹杂物、无损检测见表2。力学性能及高倍组织热处理后力学性能要求：交货状态为固溶时效，每热处理炉次抽取一件硬度最高、一件硬度最低的实物，测试其力学性能见表3。热处理后高倍组织要求：马氏体或少量δ-铁素体，晶粒度5～8级。

表1 1Cr11Ni2W2MoV原材料化学成分含量

表2 1Cr11Ni2W2MoV原材料低倍组织、非金属夹杂物、无损检测

表3 1Cr11Ni2W2MoV自由锻技术要求

表4 1Cr11Ni2W2MoV自由锻锻造工艺

工艺分析及生产工艺

锻造工艺

1Cr11Ni2W2MoV材质锻造加热工艺见表4。锻造加热时，为避免组织粗大和产生过多的δ-铁素体，锻造始锻温度和终锻温度不宜过高，锻造后为避免产生龟裂，须将锻件箱冷。适合的锻造工艺为：（1140±25）℃始锻+870℃终锻箱冷。

锻造过程中频繁利用高压风清除氧化皮，保证锻件表面无缺陷，如有毛刺、氧化皮等表面缺陷的锻件须经打磨工序清除干净后进入热处理工序。

热处理工艺

两种1Cr11Ni2W2MoV材质产品属于自由锻件，变形相对模锻件小得多，采用水平摆放于料筐内装炉，为保证固溶冷却效果，摆放方式采用锻件交错叠放。热处理设备选择炉温均匀性±10℃以内的电炉。热处理：(1010±10）℃固溶油冷+(670±10）℃时效空冷。

所谓固溶，即是将合金（不锈钢）加热到高温单相区恒温保持，使过剩相（碳化物相）充分溶解到固溶体中并快速冷却，以得到过饱和固溶体。回归到本文1Cr11Ni2W2MoV钢，固溶加热温度越高，碳化物溶解的越多，当加热到1000℃时，碳化物已全部溶解。温度再高，会产生过多的δ-铁素体，经查：δ-铁素体（简称δ-F）是一种富W、Mo、Cr和V且贫Mn相，是导致冲击韧性急剧降低的主因，可通过控制铁素体形成元素到最低限，奥氏体形成元素到最高限，加热温度的合理选择等多项手段，抑制δ-F的析出，获得完全马氏体组织，即可获得良好的综合力学性能。综合上述，固溶温度控制在1000～1020℃最为适宜，为避免产品快速冷却导致裂纹等缺陷可将冷却方式控制为油冷，油温控制在50～80℃，并须配备循环冷却设备及温控仪。

时效是比较重要的一个过程，对最终的性能产生直接影响。1Cr11Ni2W2MoV钢存在两个时效脆性区：(350～530）℃、(600～670）℃。按照HB 5024-1989《航空用钢锻件》中的技术规定，获得本文要求的力学性能，选择时效温度为(660～710）℃，由于首炉装炉量较大，综合时效脆性区，首炉控制为670℃空冷。

图1 热处理工艺曲线

表5 1Cr11Ni2W2MoV自由锻件力学性能结果

图2 1Cr11Ni2W2MoV自由锻件高倍组织

试验数据

两种1Cr11Ni2W2MoV自由锻件，在1/4厚度处纵向取样，每种产品选取硬度最高、最低各一件，所得力学性能数据见表5。

根据表5可知：按照上述原材料、锻造、热处理工艺执行后，所有产品100%检测布氏硬度，皆满足269～321HB的要求。两种自由锻件选取硬度最高、硬度最低各一件，所得力学性能数据满足要求。

从图2高倍组织图片中可以看出：1Cr11Ni2W2MoV自由锻件热处理得到均匀的马氏体组织+极少量的δ-铁素体，晶粒度达到6.5级，满足技术要求。

结束语

1Cr11Ni2W2MoV两种自由锻件的力学性能与高倍组织，主要与原材料奥氏体形成元素及铁素体形成元素含量、锻造变形程度及尺寸效应、时效脆性及δ-铁素体含量等有关，认真执行HB 5024-1989《航空用钢锻件》有关技术规范，经过适宜的锻造、热处理后，可得到满足要求的力学性能及高倍组织，也是控制好批量生产质量的保证。