一种马氏体不锈钢构件及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种马氏体不锈钢构件及其制备方法，属于金属加工技术领域。所述制备方法包括以下步骤：将马氏体不锈钢半成品在1050℃‑1070℃下保温20‑40min，得到淬火后的半成品；将所述淬火后的半成品在‑60℃‑‑80℃下，保温2.5‑3.5小时，得到冷处理后的半成品；将所述冷处理后的半成品进行回火处理，得到马氏体不锈钢构件。本发明专利技术通过降低淬火温度在保持硬度的前提下降低了奥氏体化温度，减少了半成品应力及淬火变形，从而提高了半成品冲击韧性和疲劳强度，然后通过冷处理可降低钢中残余奥氏体量，使组织中大量残余奥氏体向马氏体发生转变，并弥散析出细颗粒状二次碳化物，马氏体组织细化，从而改善了半成品硬度、耐磨性以及韧性等力学性能，以得到满足要求的构件。

A martensitic stainless steel component and its preparation method

The invention provides a martensitic stainless steel component and a preparation method thereof, belonging to the technical field of metal processing. The preparation method includes the following steps: the semi finished product of martensitic stainless steel is insulated at 1070 and 20 40min, and the semi-finished product after quenching is obtained; the semi-finished product after the quenching is at 80 centigrade at 80 centigrade at 60 degrees Celsius, and the semi finished product after cold treatment is obtained, and the semi-finished product after the cold treatment is returned to the finished product. A martensitic stainless steel member was obtained by fire treatment. The invention reduces the austenitizing temperature, reduces the stress and quenching deformation of semi-finished products and improves the impact toughness and fatigue strength of semi-finished products by reducing the hardening temperature on the premise of maintaining the hardness, and then reduces the residual austenite volume in the steel by cold treatment, so that a large number of retained austenite in the tissue turns to martensite. The fine granular two carbides are separated and dispersed, and the martensitic structure is refined, which improves the mechanical properties of the semi-finished products, such as hardness, wear resistance and toughness, so as to get the required components.

【技术实现步骤摘要】
一种马氏体不锈钢构件及其制备方法
本专利技术属于金属加工
，具体用途涉及一种马氏体不锈钢构件及其制备方法。
技术介绍
我国探月工程三期的预定目标是实现无人自动采集月球样品并返回地球分析，其中钻取采样深度约为2m，并需要保持月壤的原始层理信息。美国和前苏联月球采样样品的分析结果表明，月壤中分布着不同粒度和硬度等级的块状月岩，且不同着陆点间的月壤力学特性差异较大。我国月面钻取采样任务中，采样钻具的钻取能力直接决定了采样任务的完成情况。由于月壤中存在不同粒径、不同硬度等级的月岩，因此钻具对月岩的破碎能力是钻取能力的主要评价指标。为提高采样钻具对岩石的破碎能力，需要采用回转冲击钻进的方式。冲击作用除了能提高钻具钻进能力外，其带来的振动有利于排屑和排除卡钻等故障。冲击重锤是冲击机构中的关键零件，它要求材料具备较高的强度，很好的各向同性，同时又要求材料具有较高的韧性储备，抵抗工作时的冲击载荷作用，避免发生脆性断裂。9Cr18不锈钢属马氏体型不锈钢，因钢中含C、Cr较高，经淬火，回火后具有高硬度和高耐磨性，具有优良的耐腐蚀性能，作为制造重锤的材料，其强度、硬度较好的符合工况要求，但传统9Cr18不锈钢用于轴承类零件，无冲击工况，其韧性储备较少，加工的重锤零件在工作过程中发生不同位置、不同程度断裂。
技术实现思路
本专利技术技术要解决的问题是：克服现有技术不足，提供一种马氏体不锈钢构件及其制备方法，通过降低淬火温度在保持硬度的前提下降低了奥氏体化温度，适当增加了残余奥氏体含量，减少了半成品应力及淬火变形，从而提高了半成品冲击韧性和疲劳强度，然后通过冷处理可降低钢中残余奥氏体量，使组织中大量残余奥氏体向马氏体发生转变，并弥散析出细颗粒状二次碳化物，马氏体组织细化，从而改善了半成品硬度、耐磨性以及韧性等力学性能，以得到满足要求的构件。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案：一种马氏体不锈钢构件的制备方法，包括以下步骤：步骤1、将马氏体不锈钢半成品在1050℃-1070℃下保温20-40min，得到淬火后的半成品；步骤2、将所述淬火后的半成品在-60℃--80℃下，保温2.5-3.5小时，得到冷处理后的半成品；步骤3、将所述冷处理后的半成品进行回火处理，得到马氏体不锈钢构件。在一可选实施例中，步骤1中所述的马氏体不锈钢半成品，制备方法包括：将马氏体不锈钢坯料在790-810℃下保温2-2.5h，得到预热后的马氏体不锈钢坯料；然后，将所述预热后的马氏体不锈钢坯料在1090℃-1110℃保温2-2.5h后进行锻造，得到热变形处理后的坯料；对所述热变形处理后的坯料进行球化退火处理，机加工，得到马氏体不锈钢半成品。在一可选实施例中，所述的将马氏体不锈钢坯料在790-810℃下保温2-2.5h，包括：以2-4℃/min的加温速率，将马氏体不锈钢坯料从常温加热至790-810℃，保温2-2.5h。在一可选实施例中，所述的锻造，包括：镦粗、推打锻造，始煅温度为1110-1130℃、停锻温度为950-960℃。在一可选实施例中，所述的镦粗，包括：锻造比不小于2，镦粗速率不高于5s/次。在一可选实施例中，所述的球化退火处理，包括：在840℃-860℃下保温2-2.5h，随后在775-785℃下等温处理。在一可选实施例中，步骤3中所述的进行回火处理，包括：在300℃±5℃下，保温时间8-10小时。在一可选实施例中，所述的马氏体不锈钢坯料尺寸为Φ110mm×150mm，为退火态。在一可选实施例中，所述的马氏体不锈钢坯料为9Cr18不锈钢或9Cr18Mo不锈钢。上述制备方法制备的马氏体不锈钢构件。本专利技术与现有技术相比有益效果为：本专利技术实施例提供的马氏体不锈钢构件的制备方法，通过降低淬火温度在保持硬度的前提下降低了奥氏体化温度，适当增加了残余奥氏体含量，减少了半成品应力及淬火变形，从而提高了半成品冲击韧性和疲劳强度，然后通过冷处理可降低钢中残余奥氏体量，使组织中大量残余奥氏体向马氏体发生转变，并弥散析出细颗粒状二次碳化物，马氏体组织细化，从而改善了半成品硬度、耐磨性以及韧性等力学性能，经回火得到周向强度≮1200MPa、纵向载荷≮1600MPa、周向冲击韧性≮3J/cm2、纵向冲击韧性≮6J/cm2的构件；当马氏体不锈钢坯料(钢锭)的直径大于90mm时，由于钢锭尺寸过大，中心部分与周边部分组织与力学性能相差较大，通过对钢锭在790-810℃下进行预热处理降低钢锭中心部分的拉应力，通过降低锻造前加热温度、延长保温时间，防止生成粗大的奥氏体，通过提高停煅温度控制使坯料在锻造过程中物相尽量不发生变化，以得到均匀组织的半成品；通过控制镦粗过程速度，避免因速度过快产生折叠，通过推打锻造，避免在同一部位反复锤击，保证足够的回复与再结晶时间，防止软化过程不充分引起的塑性降低；通过控制单次变形量，延长间歇时间，使材料塑性得到恢复，改善锻件组织结构与致密度；经过反复镦锻来达到打碎粗大碳化物的目的，以大幅度提高材料的冲击韧性。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种马氏体不锈钢构件的制备方法流程图；图2为对比例提供的重锤防扭柱根部断面低倍形貌图；图3a为对比例提供的重锤的放大200倍的显微组织形貌图；图3b为对比例提供的重锤的放大500倍的显微组织形貌图；图4a为本专利技术实施例1提供的重锤的放大200倍的显微组织形貌图；图4b为本专利技术实施例1提供的重锤的放大500倍的显微组织形貌图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。参见图1，本专利技术实施例提供了一种马氏体不锈钢构件的制备方法，包括以下步骤：步骤1、将马氏体不锈钢半成品在1050℃-1070℃下保温20-40min，得到淬火后的半成品；具体地，所述马氏体不锈钢半成品由马氏体不锈钢坯料经过常规热处理、机加工等加工工艺得到的形状与设计尺寸一致的构件，例如现有技术提供的马氏体不锈钢构件；步骤2、将所述淬火后的半成品在-60℃-80℃下，保温2.5-3.5小时，得到冷处理后的半成品；步骤3、将所述冷处理后的半成品进行回火处理，得到马氏体不锈钢构件。本专利技术实施例提供的马氏体不锈钢构件的制备方法，通过降低淬火温度在保持硬度的前提下降低了奥氏体化温度，适当增加了残余奥氏体含量，减少了半成品应力及淬火变形，从而提高了半成品冲击韧性和疲劳强度，然后通过冷处理可降低钢中残余奥氏体量，使组织中大量残余奥氏体向马氏体发生转变，并弥散析出细颗粒状二次碳化物，马氏体组织细化，从而改善了半成品硬度、耐磨性以及韧性等力学性能，经回火得到周向强度≮1200MPa、纵向载荷≮1600MPa、周向冲击韧性≮3J/cm2、纵向冲击韧性≮6J/cm2的构件。在一可选实施例中，步骤1中所述的马氏体不锈钢半成品，制备方法包括：将马氏体不锈钢坯料在790-810℃下保温2-2.5h，得到预热后的马氏体不锈钢坯料；然后，将所述预热后的马氏体不锈钢坯料在1090℃-1110℃保温2-2.5h后进行锻造；锻造时，优选始煅温度为1110-1130℃、停锻温度为950-960℃，经镦粗、推打锻造得到热变形处理后的坯料；对所述热变形处理后的坯料进行球化退火处理，机加工，得到马氏体不锈钢半成品。当马氏体不锈钢坯料(钢锭)的直径大于90mm时，由于钢锭本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种马氏体不锈钢构件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、将马氏体不锈钢半成品在1050℃‑1070℃下保温20‑40min，得到淬火后的半成品；步骤2、将所述淬火后的半成品在‑60℃‑80℃下，保温2.5‑3.5小时，得到冷处理后的半成品；步骤3、将所述冷处理后的半成品进行回火处理，得到马氏体不锈钢构件。

【技术特征摘要】
1.一种马氏体不锈钢构件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、将马氏体不锈钢半成品在1050℃-1070℃下保温20-40min，得到淬火后的半成品；步骤2、将所述淬火后的半成品在-60℃-80℃下，保温2.5-3.5小时，得到冷处理后的半成品；步骤3、将所述冷处理后的半成品进行回火处理，得到马氏体不锈钢构件。2.根据权利要求1所述的马氏体不锈钢构件的制备方法，其特征在于，步骤1中所述的马氏体不锈钢半成品，制备方法包括：将马氏体不锈钢坯料在790-810℃下保温2-2.5h，得到预热后的马氏体不锈钢坯料；然后，将所述预热后的马氏体不锈钢坯料在1090℃-1110℃保温2-2.5h后进行锻造，得到热变形处理后的坯料；对所述热变形处理后的坯料进行球化退火处理，机加工，得到马氏体不锈钢半成品。3.根据权利要求2所述的马氏体不锈钢构件的制备方法，其特征在于，所述的将马氏体不锈钢坯料在790-810℃下保温2-2.5h，包括：以2-4℃/min的加温速率，将马氏体不锈钢坯料从常温加热至790-810℃，保温...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈晓宇，曾婷，赖小明，刘晓庆，尹忠旺，王咏莉，莫桂冬，
申请(专利权)人：北京卫星制造厂，
类型：发明
国别省市：北京,11