本發(fā)明涉及一種提高馬氏體沉淀硬化不銹鋼材料屈強比(屈服強度/抗拉強度)且穩(wěn)定可控的熱處理方法，屬于金屬材料熱處理

　　技術(shù)領(lǐng)域：

　　。

　　背景技術(shù)：

　?。旱吞捡R氏體沉淀硬化不銹鋼(如0cr17ni4cu4nb、0cr17ni7al等)由于具有高且穩(wěn)定的強度、較好的塑韌性以及良好的耐腐蝕性和衰減性等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于核電水電、航空航天、海上平臺等領(lǐng)域，是制造汽輪機(jī)葉片、高強耐蝕緊固件等關(guān)鍵部件的首選材料。低碳馬氏體沉淀硬化不銹鋼材料熱處理工藝一般為固溶+時效處理或固溶+調(diào)整處理+時效處理，主要依靠時效過程中在馬氏體基體上彌散析出硬質(zhì)第二相而產(chǎn)生沉淀硬化效果來提高材料屈服強度和抗拉強度。低碳馬氏體沉淀硬化不銹鋼固溶冷卻后產(chǎn)生的殘余奧氏體雖有利于材料塑韌性，但由于其面心立方(fcc)的原子點陣結(jié)構(gòu)使得位錯更容易通過滑移方式開動，會降低材料屈服強度，而與此同時，時效產(chǎn)生的亞穩(wěn)態(tài)逆轉(zhuǎn)變奧氏體在基體塑性變形過程中產(chǎn)生變形而誘發(fā)馬氏體相變，材料的抗拉強度卻得到提高。因此，殘余奧氏體和逆轉(zhuǎn)變奧氏體的體積分?jǐn)?shù)會顯著影響低碳馬氏體沉淀硬化不銹鋼材料屈強比，而常規(guī)熱處理時很難避免殘余奧氏體的產(chǎn)生，使得材料屈強比相對較小，在相同抗拉強度下材料屈服強度較低，產(chǎn)品存在安全系數(shù)較低的風(fēng)險。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明所要解決的是：殘余奧氏體和逆轉(zhuǎn)變奧氏體的體積分?jǐn)?shù)會顯著影響低碳馬氏體沉淀硬化不銹鋼材料屈強比，而常規(guī)熱處理時很難避免殘余奧氏體的產(chǎn)生，使得材料屈強比相對較小，在相同抗拉強度下材料屈服強度較低，產(chǎn)品存在安全系數(shù)較低風(fēng)險的技術(shù)問題。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種提高低碳馬氏體沉淀硬化不銹鋼屈強比的熱處理方法，步驟包括：升溫、保溫、固溶、降溫、冷處理、回復(fù)、時效；在所述的降溫與回復(fù)工序之間采用冷處理，具體步驟如下:將低碳馬氏體沉淀硬化不銹鋼鍛件固溶保溫完成后，采用空冷或油冷方式快速冷卻至室溫23±10℃，然后置于0～1℃的冰水混合介質(zhì)中，依據(jù)鍛件熱處理有效厚度保溫至少2h后，再置于空氣中回復(fù)至室溫，即成。采用上述技術(shù)方案的有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明在常規(guī)固溶處理后增加一次冷處理工序，通過將固溶完成后的低碳馬氏體沉淀硬化不銹鋼鍛件，置于0～1℃的冰水混合介質(zhì)中保溫至少2h，促進(jìn)材料中殘余奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變，減少殘余奧氏體體積分?jǐn)?shù)，提高屈服強度，而提高材料抗拉強度的逆轉(zhuǎn)變奧氏體在時效時產(chǎn)生的體積分?jǐn)?shù)不會發(fā)生明顯變化，材料抗拉強度變化較小，進(jìn)而提高材料屈強比；另一方面，由于實際生產(chǎn)中常規(guī)固溶冷卻介質(zhì)(空氣、淬火油等)溫度不穩(wěn)定，而本發(fā)明簡單易操作，能在固溶冷卻時冷卻介質(zhì)溫度不穩(wěn)定以及無大型低溫制冷設(shè)備的情況下實施，從而能穩(wěn)定控制低碳馬氏體沉淀硬化不銹鋼鍛件的屈強比。附圖說明圖1、2為本發(fā)明的實施例對比工藝曲線示意圖。具體實施方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳述：實施例如圖1所示，本發(fā)明的熱處理工藝方法具體步驟包括：控速升溫(≤200℃/h)至1040℃，保溫一定時間后出爐空冷至室溫(23±10℃)，之后將直徑35mm的0cr17ni4cu4nb鍛棒浸入0～1℃的冰水混合介質(zhì)中，保溫2h后置于空氣中回復(fù)至室溫，然后控速升溫(≤120℃/h)至605℃保溫4h后出爐空冷進(jìn)行時效處理，即完成熱處理工藝。實施對比例本實施對比例采用的是0cr17ni4cu4nb材料鍛棒，鍛棒規(guī)格：φ35×400，數(shù)量：2件，化學(xué)成分見下表一：表一：鍛棒化學(xué)成分(wt/％)元素cmnsipscrnicunb含量0.0650.510.450.0200.00215.803.823.220.26上述鍛棒鍛后退火后進(jìn)行粗加工，ut探傷合格后，-1#進(jìn)行固溶+冷處理+時效處理，-2#進(jìn)行傳統(tǒng)熱處理方法固溶+冷處理+時效處理，具體工藝曲線示意圖分別見圖1～2，熱處理后在兩根鍛棒中心取樣檢測力學(xué)性能見表二：表二：力學(xué)性能要求值和檢測值由表二可以看出，通過增加一道0℃冷處理，0cr17ni4cu4nb材料鍛棒沖擊和抗拉強度未受到影響的同時，屈服強度得到大幅度提高，屈強比明顯增加。當(dāng)前第1頁1 2 3 

　　技術(shù)特征：

　　1.一種提高低碳馬氏體沉淀硬化不銹鋼屈強比的熱處理方法，步驟包括：升溫、保溫、固溶、降溫、冷處理、回復(fù)、時效；其特征在于：在所述的降溫與回復(fù)工序之間采用冷處理，具體步驟如下:將低碳馬氏體沉淀硬化不銹鋼鍛件固溶保溫完成后，采用空冷或油冷方式快速冷卻至室溫23±10℃，然后置于0～1℃的冰水混合介質(zhì)中，依據(jù)鍛件熱處理有效厚度保溫至少2h后，再置于空氣中回復(fù)至室溫，即成。

　　技術(shù)總結(jié)

　　一種提高低碳馬氏體沉淀硬化不銹鋼屈強比的熱處理方法，步驟包括：升溫、保溫、固溶、降溫、冷處理、回復(fù)、時效；在降溫與回復(fù)工序之間采用冷處理:將低碳馬氏體沉淀硬化不銹鋼鍛件固溶保溫完成后，采用空冷或油冷方式快速冷卻至室溫23±10℃，然后置于0～1℃的冰水混合介質(zhì)中，依據(jù)鍛件熱處理有效厚度保溫至少2h后，再置于空氣中回復(fù)至室溫，即成。本發(fā)明采用冷處理促進(jìn)材料中殘余奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變，減少殘余奧氏體體積分?jǐn)?shù)，提高屈服強度，而提高材料抗拉強度的逆轉(zhuǎn)變奧氏體在時效時產(chǎn)生的體積分?jǐn)?shù)不會發(fā)生明顯變化，材料抗拉強度變化較小，進(jìn)而提高材料屈強比。

　　技術(shù)研發(fā)人員：張帥;萬東海;洪大軍;石建平;汪洪宇;冷廷梅;李繼園;王翔宇

　　受保護(hù)的技術(shù)使用者：貴州航天新力鑄鍛有限責(zé)任公司

　　技術(shù)研發(fā)日：2019.10.25

　　技術(shù)公布日：2019.12.31