一种提高低碳高强马氏体不锈钢低温韧性的热处理工艺制造技术

本发明专利技术属于钢铁材料的技术领域，特别是一种提高低碳高强马氏体不锈钢低温韧性的热处理工艺，解决低碳高强马氏体不锈钢低温回火时易出现回火脆性的问题，主要用于制造高强耐蚀铸件或锻件。首先，测量相关材料的相变点；然后，将相关铸件或锻件加热到完全奥氏体化，按照常规工艺进行保温，保温结束后以空冷、油冷或水冷方式淬火；淬火后，对铸件或锻件首先进行150～250℃的中间低温回火处理，降低淬火应力，同时在材料中形成一定的碳、氮偏聚区；最后，对铸件或锻件进行380～480℃的回火处理，可有效消除回火脆性问题，获得高强高韧的马氏体不锈钢铸件或锻件。体不锈钢铸件或锻件。

【技术实现步骤摘要】
一种提高低碳高强马氏体不锈钢低温韧性的热处理工艺

：
[0001]本专利技术属于钢铁材料的
，特别是一种提高低碳高强马氏体不锈钢低温韧性的热处理工艺，主要用于制造高强耐蚀铸件或锻件。

技术介绍
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[0002]高强高韧马氏体不锈钢在重大工程领域有着广泛的应用需求。当前最常见的高强马氏体不锈钢是以PH17
‑
4、PH15
‑
5等为代表的沉淀强化型马氏体不锈钢，该类型马氏体不锈钢一般在淬火后需要进行480℃以上温度的时效处理，以析出金属间化合物强化相方式提高材料的屈服强度。此外，专利ZL200310104844.2(公开号CN1528937A)和本申请人的专利(申请号202211524123.6，名称：一种低碳含氮高强韧马氏体不锈钢及其热处理方法)，公开了在0Cr13Ni4Mo系列材料基础上进行成分和热处理工艺优化而得到高屈强比高强韧性马氏体不锈钢及其生产方法。
[0003]为了达到高屈强比和高强韧性目的，专利ZL200310104844.2(公开号CN1528937A)中要求材料的回火温度≥450℃；本申请人的专利(申请号202211524123.6，名称：一种低碳含氮高强韧马氏体不锈钢及其热处理方法)，则提出了控制回火热处理温度≤450℃，通过控制间隙原子含量和低温回火处理维持马氏体淬火产生的高位错密度提升材料强度的同时保留良好韧性。
[0004]在保持马氏体钢高强度的同时，如何进一步提升材料韧性，从而增加相关构件的服役安全性，具有重要的意义。众所周知，针对马氏体不锈钢的低温回火虽然有利于保留淬火后的高强度，但易出现回火脆性，从而使强韧性难以达到合理匹配。

技术实现思路
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[0005]本专利技术的目的在于提供一种提高低碳高强马氏体不锈钢低温韧性的热处理工艺，在不改变工件成分、不提高设备成本、不大幅度改变原有热处理流程的情况下，通过调整回火前初始组织状态，达到避免析出诱发回火脆性的析出相，使材料在保持较高强度的同时保持良好的低温韧性。
[0006]本专利技术的技术方案：
[0007]一种提高低碳高强马氏体不锈钢低温韧性的热处理工艺，热处理工艺流程包括淬火
→
中间低温回火
→
回火，其中：
[0008](1)淬火：将铸件或锻件加热到完全奥氏体化，按照马氏体不锈钢常规淬火工艺进行保温，保温结束后以空冷、油冷或水冷方式淬火，获得马氏体组织；
[0009](2)中间低温回火：对铸件或锻件进行150～250℃的回火处理，降低淬火应力，同时在铸件或锻件中形成具有碳、氮偏聚区；
[0010](3)回火：对铸件或锻件进行380～480℃的回火处理。
[0011]所述的提高低碳高强马氏体不锈钢低温韧性的热处理工艺，步骤(1)中，淬火热处理保温结束后以空冷、油冷或水冷方式淬火，在铸件或锻件中获得马氏体组织，保证材料具
有较高的淬火态强度。
[0012]所述的提高低碳高强马氏体不锈钢低温韧性的热处理工艺，步骤(2)中，在淬火和回火热处理之间增加一道150～250℃的中间低温回火处理，一方面降低淬火应力，另一方面通过C、N原子扩散，在位错以及板条间隙缺陷位置处形成C、N元素偏聚区或析出相。
[0013]所述的提高低碳高强马氏体不锈钢低温韧性的热处理工艺，步骤(3)中，回火温度为380～480℃，回火后冷却方式为空冷，使马氏体不锈钢保持相对较高的位错密度，同时生成部分析出相强化。
[0014]所述的提高低碳高强马氏体不锈钢低温韧性的热处理工艺，按质量百分比计，低碳高强马氏体不锈钢的成分及含量如下：C≤0.1％；Cr 12～16.5％；Ni 3.5～6.0％；Si≤1.0％；Mn≤1.0％；N≤0.08％；Mo≤1.0％；Fe:余量。
[0015]本专利技术的设计思想和原理如下：
[0016]低碳高强马氏体不锈钢(按质量百分比计含量如下：C≤0.1％；Cr 12～16.5％；Ni3.5～6.0％；Si≤1.0％；Mn≤1.0％；N≤0.08％；Mo≤1.0％；Fe:余量)通常在淬火状态下具有高强度和较好的韧性。同时，由于合金元素含量相对较高，抗回火性能比较好，在经过≤480℃低温回火处理后，能够保留淬火态的高密度位错，从而可以维持较高的强度，但同时也存在因回火脆性而导致韧性，主要是低温韧性下降。
[0017]本专利技术提出通过在淬火处理后、回火处理前增加一道低温回火处理，改变诱发回火脆性析出相(或元素偏聚)初始元素分布状态的角度来避免有害析出相的析出，从而使高强马氏体不锈钢在经过≤480℃低温回火后仍能保持良好的韧性。
[0018]本专利技术的优点及有益效果是：
[0019]1、本专利技术在淬火和回火热处理之间增加一道150～250℃的中间低温回火处理，一方面降低淬火应力，另一方面通过C、N等原子扩散，在位错以及板条间隙等缺陷位置处形成C、N元素偏聚区或析出相，从而改变最终回火后析出相的析出行为，避免传统回火脆性现象的发生。
[0020]2、本专利技术回火温度为380～480℃，回火后冷却方式为空冷，使马氏体不锈钢保持相对较高的位错密度，同时可能生成部分析出相强化，并保持高强度。
[0021]3、采用本专利技术提高低碳高强马氏体不锈钢低温韧性的热处理工艺，其技术指标如下：屈服强度900～1100MPa，抗拉强度1100～1300MPa，延伸率15～20％，室温Akv：150～270J；
‑
28℃Akv：120～260J；
‑
40℃Akv：100～200J。
附图说明：
[0022]图1：实施例1铸件材料热处理后三维原子探针测得的碳原子分布图。
[0023]图2：实施例2棒材热处理后显微组织扫描电镜图。
[0024]图3：实施例3棒材热处理后显微组织扫描电镜图。
[0025]图4：实施例4棒材热处理后显微组织扫描电镜图。
具体实施方式：
[0026]在具体实施过程中，本专利技术提出一种提高低碳高强马氏体不锈钢低温韧性的热处理工艺：首先，测量相关材料的相变点；然后，将相关铸件或锻件加热到完全奥氏体化，按照
常规工艺进行保温，保温结束后以空冷、油冷或水冷方式淬火；淬火后，对铸件或锻件首先进行150～250℃的中间低温回火处理，降低淬火应力，同时在材料中形成一定的碳、氮偏聚区；最后，对铸件或锻件进行380～480℃的回火处理，可有效消除回火脆性问题，获得高强高韧的马氏体不锈钢铸件或锻件。
[0027]优选的，淬火温度为950～1050℃，保温5～10小时；中间低温回火处理温度为160～200℃，保温8～12小时；回火处理温度为400～480℃，保温8～12小时。
[0028]下面，通过实施例对本专利技术进一步详细阐述。
[0029]实施例1
[0030]本实施例中，低碳高强马氏体不锈钢的化学成分为(质量分数)：C:0.09％；Cr:12.0％；Ni:3.55％；S本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高低碳高强马氏体不锈钢低温韧性的热处理工艺，其特征在于，热处理工艺流程包括淬火
→
中间低温回火
→
回火，其中：(1)淬火：将铸件或锻件加热到完全奥氏体化，按照马氏体不锈钢常规淬火工艺进行保温，保温结束后以空冷、油冷或水冷方式淬火，获得马氏体组织；(2)中间低温回火：对铸件或锻件进行150～250℃的回火处理，降低淬火应力，同时在铸件或锻件中形成具有碳、氮偏聚区；(3)回火：对铸件或锻件进行380～480℃的回火处理。2.根据权利要求1所述的提高低碳高强马氏体不锈钢低温韧性的热处理工艺，其特征在于，步骤(1)中，淬火热处理保温结束后以空冷、油冷或水冷方式淬火，在铸件或锻件中获得马氏体组织，保证材料具有较高的淬火态强度。3.根据权利要求1所述的提高低碳高强马...

【专利技术属性】
技术研发人员：王培，黄博，朱觉顺，余志川，陈响军，李殿中，李依依，
申请(专利权)人：攀钢集团江油长城特殊钢有限公司，
类型：发明
国别省市：