一种低温热装、沉淀硬化型奥氏体不锈钢及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于不锈钢材料技术领域，涉及一种低温热装、沉淀硬化型奥氏体不锈钢及其制备方法和应用。本发明专利技术通过添加不同比例的合金元素增大原子间距，合金元素采用间隙或置换固溶方式，扩大面心立方结构的原子点阵体积，提高材料在低温、常温状态下热膨胀系数，通过多种合金元素共同作用复合固溶强化，提高材料的高温稳定性，通过定向凝固、干预变形机制，提高原子间结合能力以及原子的均匀分布，控制晶体取向、弯曲晶界，采用调幅处理，控制晶界中硫原子及合金元素的偏聚析出，净化晶界、改善晶界的性能，使材料发生强化。使材料发生强化。使材料发生强化。

【技术实现步骤摘要】
一种低温热装、沉淀硬化型奥氏体不锈钢及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于不锈钢材料
，涉及一种低温热装、沉淀硬化型奥氏体不锈钢及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]热缩式刀柄采用不锈钢或者模具钢作为刀柄热胀套材料，硬质合金作为刀具加持物材料，利用两种材料的热膨胀系数之差，通过热感应装置在短时间内加热刀具柄，扩大热胀套内径后，将刀具装载到刀具柄中，当刀具柄热胀套冷却收缩时，产生均匀的夹紧力，使得刀具和刀柄之间夹紧力均匀，结构紧凑对称，高性能热胀刀柄材料，利用热胀冷缩原理，夹紧硬质合金刀具，使得刀具跳动小，可以解决高速加工中重要的平衡、跳动精度、夹紧强度等问题，通过高精度安装，高精度夹持可以提高刀具寿命30％以上。
[0003]高性能热胀刀柄材料要求具有如下性能：
①
高的热膨胀系数，可以实现300度低温热装、热取出，
②
高的力学性能，实现高精度、高刚性的夹持力，提高刀具和主轴的使用寿命。
[0004]目前，国内对用于低温热装、不锈钢刀柄材研发基本属空白，没有专门用于刀柄材料，国内大多数厂家选择模具钢或奥氏体不锈钢作为刀柄热胀套，热胀系数小，通常在400℃以上热装时，发生高温氧化，导致热强性、热稳定性差，无法实现300℃以下温度的低温热装，热处理后整体硬度偏低，需要进行夹紧程度的调整，不能实现高精度安装，刀柄进行800次以上热装卸后就会发生精度退化，使用寿命低。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种热稳定性高，进行数千次以上热装卸不会发生精度变化的低温热装、沉淀硬化型奥氏体不锈钢。
[0006]本专利技术的目的可通过下列技术方案来实现：一种低温热装、沉淀硬化型奥氏体不锈钢，所述不锈钢刀柄原料按照质量百分计为：0.55
‑
0.65％ C，0.3
‑
0.4％ Si，10
‑
11％ Cr，6.5
‑
7.5％ Mn，7.5
‑
8.5％Ni，2.0
‑
2.5％ Mo，0.1
‑
0.15％ S，2.0
‑
3.0％ Al，1.0
‑
2.0％ V，2.0
‑
3.0％Cu，余量为Fe。
[0007]在上述的一种低温热装、沉淀硬化型奥氏体不锈钢中，不锈钢硬度为HRC44～46，在300
‑
400℃下热胀系数为(17
‑
19)
×
10
‑6K
‑1。
[0008]本专利技术还提供了一种上述低温热装、沉淀硬化型奥氏体不锈钢的制备方法，所述方法包括如下步骤：
[0009]S1、先将纯铁、钒铁、钼铁、金属镍、金属硅、金属铬、纯铜放置于感应炉中熔炼得预合金；
[0010]S2、待预合金熔化结膜后，依次加入碳粉、金属铝豆、电解锰、硫化亚铁进行熔炼形成均匀合金溶液，然后将合金溶液浇注在水冷铜模中得铸锭；
[0011]S3、待铸锭完全定向凝固冷却后，根据实际所测的化学成分，采用相图分析软件测定合金元素不同温度下在奥氏体基体中析出相，以及晶粒内部和晶界附近的平衡分布；
[0012]S4、铸锭凝固后进行扩散处理，然后冷锻造成棒材；
[0013]S5、对棒材依次进行固溶处理和调幅处理。
[0014]作为优选，步骤S1熔炼温度为1600
‑
1700℃。
[0015]作为优选，步骤S2熔炼温度为1650
‑
1700℃。
[0016]在上述的一种低温热装、沉淀硬化型奥氏体不锈钢的制备方法中，步骤S4扩散处理具体为：在1150
‑
1120℃保温时间1
‑
3h，然后随炉冷却。
[0017]作为优选，扩散处理温度为1180℃。
[0018]本专利技术采用扩散处理工艺可以减少或消除合金钢化学成分及显微组织(枝晶)偏析，达到均匀化目的；同时扩散处理可以破坏铸态枝晶组织无序生长，降低元素扩散障碍，使得合金元素分布均匀，碳化物分布更加均匀；铸件扩散处理后，可直接进行冷变形处理。本专利技术扩散处理一般略低于固相线温度加热，即1150
‑
1200℃，为进一步避免晶粒过度长大，本专利技术将扩散处理温度控制在1180℃。
[0019]在上述的一种低温热装、沉淀硬化型奥氏体不锈钢的制备方法中，步骤S4冷锻造压下量为30％
→
10％
→
10％
→
10％
→
10％。本专利技术在扩散处理后采取冷锻成型工艺以获得所需的棒料尺寸。其中第一道次的变形量为30％，在低温大变形条件下，较大的变形量使得位错密度增加，提高了再结晶驱动力，细化晶粒，提高材料性能；由于第一道次的大变形的不均匀性，使得结晶形核不均匀，为保证晶粒尺寸均匀细小，在后续的制备工艺采用轻压慢锻，第二、三、四、五道次的压下量均为10％，同时道次变形间隔后，会产生变形抗力，采用大尺寸压下量会增加锻造开裂风险。因此，采用本专利技术冷锻成型工艺可以获得均匀细小的晶粒组织，同时在锻造过程中不会开裂，通过干预变形机制，提高原子间结合能力以及原子的均匀分布，控制晶体取向、弯曲晶界。
[0020]在上述的一种低温热装、沉淀硬化型奥氏体不锈钢的制备方法中，步骤S5固溶处理温度为1100
‑
1200℃，时间为45min。
[0021]在上述的一种低温热装、沉淀硬化型奥氏体不锈钢的制备方法中，步骤S5调幅处理温度为750
‑
780℃，时间为5
‑
10h。
[0022]在上述的一种低温热装、沉淀硬化型奥氏体不锈钢的制备方法中，调幅处理采用氩气加压分段式冷却控制，第一段温度区间为300
‑
780℃，氩气压力为9
‑
10MPa，冷却速度为100
‑
130℃/min；第二段温度区间为50
‑
300℃，氩气压力为6
‑
7Mpa，冷却速度为20
‑
30℃/min。固溶处理后的室温组织为奥氏体，大量的合金元素固溶在奥氏体组织中，本专利技术通过调幅处理，将奥氏体中的合金元素以化合物的形式沉淀析出，从而提高材料的热膨胀性能。通过控制冷却工艺，控制晶界中硫原子及合金元素的偏聚析出，净化晶界、改善晶界的性能，使材料发生强化。
[0023]一种上述低温热装、沉淀硬化型奥氏体不锈钢在热缩式刀柄的热胀套中的应用。
[0024]一种热缩式刀柄的热胀套，所述热胀套用上述低温热装、沉淀硬化型奥氏体不锈钢制得。
[0025]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0026]1.本专利技术通过添加不同比例的合金元素增大原子间距，合金元素采用间隙或置换
固溶方式，扩大面心立方结构的原子点阵体积，提高材料在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低温热装、沉淀硬化型奥氏体不锈钢，其特征在于，所述不锈钢刀柄原料按照质量百分计为：0.55
‑
0.65％C，0.3
‑
0.4％Si，10
‑
11％Cr，6.5
‑
7.5％Mn，7.5
‑
8.5％Ni，2.0
‑
2.5％Mo，0.1
‑
0.15％S，2.0
‑
3.0％Al，1.0
‑
2.0％V，2.0
‑
3.0％Cu，余量为Fe。2.根据权利要求1所述的一种低温热装、沉淀硬化型奥氏体不锈钢，其特征在于，不锈钢硬度为HRC44～46，在300
‑
400℃下热胀系数为(17
‑
19)
×
10
‑6K
‑1。3.一种如权利要求1所述低温热装、沉淀硬化型奥氏体不锈钢的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：S1、先将纯铁、钒铁、钼铁、金属镍、金属硅、金属铬、纯铜放置于感应炉中熔炼得预合金；S2、待预合金熔化结膜后，依次加入碳粉、金属铝豆、电解锰、硫化亚铁形成均匀合金溶液，然后将合金溶液浇注在水冷铜模中得铸锭；S3、待铸锭完全定向凝固冷却后，根据实际所测的化学成分，采用相图分析软件测定合金元素不同温度下在奥氏体基体中析出相，以及晶粒内部和晶界附近的平衡分布；S4、铸锭凝固后进行扩散处理，然后冷锻造成棒材；S5、对棒材依次进行固溶处理和调幅处理。4.根据权利要求3所述一种低温热装、沉淀硬化型...

【专利技术属性】
技术研发人员：应寒冰，应万才，
申请(专利权)人：宁波万冠精密铸造厂，
类型：发明
国别省市：