一种不锈钢的热处理方法技术

本发明专利技术公开了一种不锈钢的热处理方法，依次包括固溶处理、油冷和时效处理；其中，所述固溶处理中，将钢材放入到固溶炉中进行保温；所述油冷中，将固溶处理后的钢材快速放进冷却油中进行冷却；所述冷却油的冷却速度要求≥95℃/s；所述时效处理中，对油冷后的钢材进行时效处理。本发明专利技术采用高冷却速度的冷却油对固溶处理后的钢材进行快速冷却处理，有利于使钢材中的奥氏体组织更加充分的转变为板条马氏体组织，避免了由于转变不充分而需要继续冷却处理的步骤，从而省略后续的深冷处理工艺。从而省略后续的深冷处理工艺。从而省略后续的深冷处理工艺。

【技术实现步骤摘要】
一种不锈钢的热处理方法


[0001]本专利技术涉及一种金属材料的热处理方法，具体涉及一种高强度高韧性钢材的热处理方法。

技术介绍

[0002]目前随着国家工业化领域的快速发展，对金属材料的性能要求也有些越来越高的要求，尤其是在一些涉及航空、航天等领域的大国重器中，常常需要高强度及高韧性的金属材料，目前常见的钢材中，只有沉淀硬化型高强度钢可以满足其使用要求，但获得此类沉淀硬化型钢对钢材的热处理工艺有着严格的要求。
[0003]目前国内外对该类钢的热处理一般采用固溶、深冷及时效三步进行，该类钢材固溶处理后组织一般转化为板条马氏体和残余奥氏体，深冷后使钢中的残余奥氏体进一步的转化为板条马氏体，时效后钢中板条马氏体析出大量的逆转变奥氏体和第二相粒子使钢材具有较高的强度和韧性，三步热处理过程紧密相连，环环相扣，如有一步处理不当即使钢材达不到需要的性能指标。一般具体固溶处理工艺为：钢材加热到奥氏体化温度保温后放入油中冷却；具体深冷工艺为：固溶处理后的试样转移到深冷装备中进行进一步的冷却，而后需要在空气中复温；具体时效工艺为：深冷后的试样转移到时效炉中进行时效处理，全过程大约12
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14小时。
[0004]由于上述热处理过程步骤比较多，时间比较长，而且目前国内企业对钢材的摆放方法、深冷时间、深冷介质及深冷后钢材的温度控制等均不相同，常常会导致同样的钢铁材料在不同的单位热处理会出现不同的性能结果，给材料的使用单位造成了极大的困扰。
[0005]因此急需一种简单、快速的热处理方法来生产高强度高韧性的沉淀硬化型钢材。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的问题，提供一种沉淀硬化型钢的热处理方法，该热处理方法可以简单、快速地生产出高强度高韧性沉淀硬化型钢材。
[0007]本专利技术的专利技术人经过深入研究发现，钢材固溶时在奥氏体化温度进行合理的摆放及充分的保温，而后将钢材放入冷却速度极快的冷却油中进行冷却，钢材要在冷却速度极快的冷却油中进行充分的冷却使钢中的奥氏体含量尽可能多的转变为板条马氏体，油冷后的钢材直接进入时效炉中进行合理的摆放及充分的时效处理，最终即可获得高强度高韧性钢材。由此，本专利技术提供了一种简单、快速的热处理方法来生产高强度高韧性钢材。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案。
[0009]一种不锈钢的热处理方法，依次包括固溶处理、油冷和时效处理；其中，
[0010]所述固溶处理中，将钢材放入到固溶炉中进行保温；
[0011]所述油冷中，将固溶处理后的钢材快速放进冷却油中进行冷却；所述冷却油的冷却速度要求≥95℃/s；
[0012]所述时效处理中，对油冷后的钢材进行时效处理。
[0013]上述热处理方法中，作为一种优选实施方式，所述固溶处理中，钢材以悬挂的方式加入到固溶炉中进行固溶处理。优选地，所述固溶炉可采用井式固溶炉；再优选地，钢材与钢材之间的间隔空隙≥20mm；以保证各钢材均能充分地进行固溶处理。
[0014]上述热处理方法中，作为一种优选实施方式，所述固溶处理中，将所述固熔炉加热到钢材的奥氏体化温度后进行保温，所述固溶处理的保温温度为900
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1040℃(例如，910℃、920℃、950℃、970℃、980℃、1000℃、1020℃、1040℃)，保温时间≥1h，以使钢中的合金元素能均匀的分散到钢中，进而保证钢材组织的均匀性。
[0015]常规技术中，钢材以堆放的方式在固溶炉中进行固溶处理。本专利技术中，钢材以悬挂的方式代替以往堆放的方式进行固溶处理，可以保证钢材在固溶炉中进行充分地均匀固溶。
[0016]本专利技术中，固溶处理过程中，钢材以悬挂的方式排放，可以保证钢材处于一个均匀的温度场中且钢材间相互不接触，进而在固溶过程中，可以保证钢中的合金元素更加均匀的分散到钢材中，使钢材的组织更加均匀，从而在后续的冷却过程中也可以获得更加均匀的组织。
[0017]上述热处理方法中，作为一种优选实施方式，所述油冷中，钢材转移到冷却油中的时间要求在10s以内，冷却油的温度要求≤38℃，钢材在冷却油中的冷却时间≥20min；优选地，冷却时间为30min～60min(例如，35min、40min、45min、50min、55min、58min)。
[0018]本专利技术要求钢材在冷却过程中获得板条马氏体组织。钢材出炉后，由于环境温度降到了奥氏体化温度以下，钢中的组织开始转变，如果在空气中转移时间大于10s，则钢材表面温度的冷却速度较慢，钢中会出现贝氏体等组织，从而影响后续钢材的性能。因而，通过缩小钢材在空气中的转移时间，使钢材快速转移到冷却油中快速冷却，避免钢材在空冷中出现贝氏体等不期望的组织，从而改善钢材的性能。
[0019]本专利技术中，油冷时间如果小于20min，钢中的奥氏体组织不能彻底转换为板条马氏体组织，将严重影响钢材的性能指标，因此为了保证钢中奥氏体充分的转变为板条马氏体组织，时间需要大于20min。
[0020]上述热处理方法中，作为一种优选实施方式，所述油冷后的钢材以悬挂的方式在时效炉中进行时效处理。优选地，所述时效处理在井式时效炉中进行；时效处理后钢材出炉空冷至室温；优选地，所述时效处理的温度为480～620℃(例如，490℃、500℃、510℃、525℃、550℃、560℃、580℃、600℃、610℃)。
[0021]本专利技术中，油冷后的钢材以悬挂的方式代替常规的堆放方式可以保证钢材处于一个均匀的温度场中且钢材间相互不接触，保证时效充分及均匀。
[0022]采用本专利技术的热处理方法，能够获得高强度高韧性的沉淀硬化型钢材，此外，本专利技术的热处理步骤少(省略了深冷处理工艺)，操作简单、时间短，工作效率及产品合格率均可大幅度的提高。
[0023]上述热处理方法中，作为一种优选实施方式，所述热处理方法适用于Cr13Ni8型、Cr17Ni4型和Cr15Ni5型不锈钢的热处理。
[0024]上述热处理方法中，作为一种优选实施方式，所述热处理方法适用于直径小于40mm(例如，10mm、15mm、20mm、25mm、30mm、35mm)的不锈钢的热处理。
[0025]对于冷却油，目前国内已经可以生产出冷却速度在95℃/s以上的油远高于20世纪
的50℃/s。
[0026]另通过对高强度高韧性钢材热处理过程的机理研究可知道，钢材的高强度高韧性的机理为钢材时效时在板条马氏体中析出大量的逆转变奥氏体和第二相粒子，而要获取大量板条马氏体的前提为钢材中的奥氏体要尽可能多的转变，因此为了使钢材获得较多的板条马氏体组织需要在固溶处理后增加深冷处理。但如上所述，鉴于目前我国可以生产的冷却油的冷却速度可以达到95℃/s以上，本申请采用冷却速度95℃/s以上的冷却油对固溶处理后的钢材进行淬火，钢材在充分的淬油后即可获得较多的板条马氏体组织，不必再进行深冷处理。另外，采用井式热处理炉对钢材进行保温，避免了使用箱式热处理炉对钢材保温效果不本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种不锈钢的热处理方法，其特征在于，所述热处理方法依次包括固溶处理、油冷和时效处理；其中，所述固溶处理中，将钢材放入到固溶炉中进行保温；所述油冷中，将固溶处理后的钢材快速放进冷却油中进行冷却；所述冷却油的冷却速度要求≥95℃/s；所述时效处理中，对油冷后的钢材进行时效处理。2.根据权利要求1所述的不锈钢的热处理方法，其特征在于，所述固溶处理中，钢材以悬挂的方式加入到固溶炉中进行固溶处理；优选地，钢材与钢材之间的间隔空隙≥20mm。3.根据权利要求1或2所述的不锈钢的热处理方法，其特征在于，所述固溶炉可采用井式固溶炉。4.根据权利要求1
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3中任一项所述的不锈钢的热处理方法，其特征在于，所述固溶处理中，将所述固熔炉加热到钢材的奥氏体化温度后进行保温，所述固溶处理的保温温度为900
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1040℃，保温时间≥1h。5.根据权利要求1
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4中任一项所述的不锈钢的热处理方法，其特征在于，所述油冷中，钢材转移到冷却油中的时间要求在1...

【专利技术属性】
技术研发人员：董晓亮，张秀丽，周立新，张永强，许广鹏，曹政，曹广，
申请(专利权)人：大冶特殊钢有限公司，
类型：发明
国别省市：