高强韧马氏体不锈钢组织性能调控热处理方法技术

本发明专利技术提供一种高强韧马氏体不锈钢组织性能调控热处理方法，包含对热轧退火态的高强韧马氏体不锈钢执行以下步骤：S1，淬火处理：将高强韧马氏体不锈钢奥氏体化后执行淬火；S2，深冷处理：将高强韧马氏体不锈钢降温至马氏体转变终了温度M

【技术实现步骤摘要】
高强韧马氏体不锈钢组织性能调控热处理方法


[0001]本专利技术属于不锈钢热处理
，特别涉及到一种高强韧马氏体不锈钢组织性能调控热处理方法及使用该热处理方法进行组织性能调控后获得的高强韧马氏体不锈钢。

技术介绍

[0002]航空用结构件在服役过程中会承受巨大的载荷，故而要求其基础材料具有高强度的同时要兼具一定的韧性，以保证在使用过程中不因外力载荷而失效。作为典型的结构材料，高强韧马氏体不锈钢的最重要的性能指标就是屈服强度和抗拉强度，工业上常常采用合金化、热处理及形变强化等方式来改善钢的综合力学性能，这些强化手段的基本微观强化机制包括：固溶强化、细晶强化、位错强化、第二相强化、相变强化等。任何钢的强化并不是由单一的强化机制决定的，而是由几种强化机制叠加而获得，因此同时采用不同的强化机制可以得到多种强化机制的综合效果。
[0003]随着现代工业的发展，对材料的强度要求越来越高，但是材料的强度和韧性通常是相互矛盾的，增加强度往往会降低韧性，反之提高韧性对强度也有损害。一般认为，韧性和塑性与应力的集中和缓和、材料的加工硬化、能量吸收与消散以及裂纹的形成和扩散有关，是反映材料断裂和变形的综合指标。其中断裂韧性的理论较为成熟而得到广泛应用。塑性髙的材料其韧性不一定高，因为韧性的大小要同时取决于塑性变形量的多少和加工硬化率的影响，只有两者同时较大时材料才会具有髙韧性。在上述强化机理中，除细晶强化外，其他的都会导致韧塑性的降低。一般提高韧性的途径有：降低碳质量分数以及有害元素质量分数、细化奥氏体晶粒、消除粗大碳化物和晶界薄膜、提高位错密度、减小位错平均自由程、防止预先存在的显微裂纹、形变热处理、Q&P热处理、保留少量的稳定残余奥氏体、采用相变诱发塑性等。
[0004]由此可见，如何在确保高强韧马氏体不锈钢韧性的同时提高其强度，为钢铁材料技术领亟待解决的问题。

技术实现思路

[0005]为了解决现有的技术问题，本专利技术提出了一种高强韧马氏体不锈钢组织性能调控热处理方法，该方法采用Q
‑
C
‑
T(淬火
‑
深冷
‑
回火)循环热处理工艺，通过调控热处理工艺参数，在提高马氏体不锈钢强度的同时能够保证其韧性，且具有较高的断裂韧性。本专利技术同时提供一种使用该热处理方法进行组织性能调控后获得的高强韧马氏体不锈钢。
[0006]依据本专利技术，提供一种高强韧马氏体不锈钢组织性能调控热处理方法，包含对热轧退火态的高强韧马氏体不锈钢执行以下步骤：
[0007]S1，淬火处理：将高强韧马氏体不锈钢奥氏体化后执行淬火；
[0008]S2，深冷处理：将高强韧马氏体不锈钢降温至马氏体转变终了温度M
f
点以下进行低温马氏体转变；以及
[0009]S3，回火处理：控制高强韧马氏体不锈钢在470～540℃之间的环境中保温至少1h；
[0010]其中，循环执行2～3次步骤S2和步骤S3。
[0011]根据本专利技术的一个实施例，高强韧马氏体不锈钢的成分体系按质量百分比计包括：C：0.1～0.15、Cr：10～15、Co：10～14、Mo：4～8、Ni：1.5～3、V：0.5～1.0、Nb：0.01～0.05，其余为Fe及不可避免的杂质。
[0012]根据本专利技术的一个实施例，奥氏体化包含：将高强韧马氏体不锈钢升温至1050～1100℃，保温1～2h。
[0013]根据本专利技术的一个实施例，淬火处理包含：以油冷的冷却方式快速降温。
[0014]根据本专利技术的一个实施例，淬火处理包含：快速降温至30～50℃。
[0015]根据本专利技术的一个实施例，深冷处理包含：以100～200℃/h的冷却速度进行降温。
[0016]根据本专利技术的一个实施例，深冷处理包含：控制高强韧马氏体不锈钢在
‑
80℃以下的环境中保温至少1h。
[0017]根据本专利技术的一个实施例，深冷处理包含：在保温结束后以30℃/h以下的升温速度进行升温至室温。
[0018]根据本专利技术的一个实施例，回火处理结束后采用空冷方式降温。
[0019]根据本专利技术，提供一种高强韧马氏体不锈钢，高强韧马氏体不锈钢经上述热处理方法进行组织性能调控，其中，高强韧马氏体不锈钢满足：抗拉强度R
m
≥1800MPa、屈服强度R
p
≥1250MPa、延伸率A4≥15％、冲击功A
Ku
≥70J、断裂韧性K
IC
≥100MPam
1/2
、洛氏硬度HRC≥51。
[0020]由于采用以上技术方案，经过上述热处理过程所获得的高强韧马氏体不锈钢相比于现有高强韧马氏体不锈钢，得到了细小马氏体板条与薄膜状残余奥氏体相基体上弥散分布细小碳化物的组织以及优异的综合力学性能和优异的最佳热处理工艺参数。具体地，保证了材料优良的室温综合力学性能：抗拉强度R
m
≥1800MPa、屈服强度R
p
≥1250MPa、延伸率A4≥15％、冲击功A
Ku
≥70J，最高达到89J、断裂韧性K
IC
≥100MPam
1/2
，最高可达128MPam
1/2
、洛氏硬度HRC≥51；确保材料高强度高硬度的同时具有较好的塑性和断裂韧性。
附图说明
[0021]图1为依据本专利技术的高强韧马氏体不锈钢组织性能调控热处理方法的流程图；
[0022]图2为依据本专利技术的一个实施例的高强韧马氏体不锈钢的组织图。
具体实施方式
[0023]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0024]高强韧马氏体不锈钢的综合力学性能有赖于其内在的组织结构，而热处理工艺则是通过严格控制淬火温度、时间及淬火后冷却速度、深冷温度、时间及冷速、回火温度及时间来获得期望的组织，进而得到良好力学性能的方法。本专利技术分析不同热处理工艺对高强马氏体不锈钢组织性能的影响规律，得到材料强韧性均符合要求的最佳热处理工艺参数，保证在使用过程中综合性能符合要求。
[0025]图1示出了依据本专利技术的高强韧马氏体不锈钢组织性能调控热处理方法的流程
图。方法对热轧退火态的高强韧马氏体不锈钢执行Q
‑
C
‑
T(淬火
‑
深冷
‑
回火)循环热处理工艺。其中，高强韧马氏体不锈钢选用成分体系按质量百分比如下的不锈钢：C：0.1～0.15、Cr：10～15；Co：10～14；Mo：4～8；Ni：1.5～3；V：0.5～1.0；Nb：0.01～0.05，其余为Fe及不可避免的杂质。在本专利技术的实施例中，上述成分可经真空感应+真空自耗的方式熔炼制得不锈钢坯料，再经热加工成形和退火处理获得热轧退火本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强韧马氏体不锈钢组织性能调控热处理方法，其特征在于，包含对热轧退火态的高强韧马氏体不锈钢执行以下步骤：S1，淬火处理：将所述高强韧马氏体不锈钢奥氏体化后执行淬火；S2，深冷处理：将所述高强韧马氏体不锈钢降温至马氏体转变终了温度M
f
点以下进行低温马氏体转变；以及S3，回火处理：控制所述高强韧马氏体不锈钢在470～540℃之间的环境中保温至少1h；其中，循环执行2～3次步骤S2和步骤S3。2.根据权利要求1所述的热处理方法，其特征在于，所述高强韧马氏体不锈钢的成分体系按质量百分比计包括：C：0.1～0.15、Cr：10～15、Co：10～14、Mo：4～8、Ni：1.5～3、V：0.5～1.0、Nb：0.01～0.05，其余为Fe及不可避免的杂质。3.根据权利要求2所述的热处理方法，其特征在于，所述奥氏体化包含：将所述高强韧马氏体不锈钢升温至1050～1100℃，保温1～2h。4.根据权利要求2所述的热处理方法，其特征在于，所述淬火处理包含：以油冷的方式快速降温。5.根据权利要求4所述的热处理方法，其特征在于，所述淬火处理包含：快速降温...

【专利技术属性】
技术研发人员：张军，武雪婷，蒋世川，张志宏，王唐林，张健，郑淮北，
申请(专利权)人：成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司，
类型：发明
国别省市：