【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钢铁材料热加工，具体涉及一种有效提升高co-ni钢强度和塑性的热加工方法。
技术介绍
1、高co-ni钢是一类研究和应用前景均比较广泛的金属结构材料，由于具有超高强度，良好的塑性，高的断裂韧性，高的疲劳强度，并具有优异的强韧性配合，已成功用于飞机起落架、高强度螺栓、火箭导弹壳体等重大装备的关键部件。其中，高co-ni钢的典型代表有aermet100钢和2013年美国questek公司开发的ferrium m54，基于aermet100钢，ferriumm54优化了合金元素配置，同时添加少量w元素，使m54钢在具有优异强韧性匹配的基础上，同时有着出色的抗应力腐蚀能力。其次，m54钢降低了贵重金属co元素的含量，具有成本优势。作为一种新型高co-ni钢，m54表现出巨大的应用潜力，有望取代aermet100钢，应用于大型军事飞机、舰船等军事装备的关键结构部件。
2、目前，高co-ni钢的制备及性能优化技术已经形成了较为成熟、稳定的工艺路线。其中，后续热处理对钢的性能有极大的改善作用，高温奥氏体化能溶解钢中粗大渗碳体；淬火及深冷处理是为了获得完全的板条马氏体组织，时效处理能促使高co-ni钢中细小m2c碳化物的弥散析出，提供二次硬化效果。总之，时效处理是高co-ni钢热处理工艺中非常重要的一步，是获得超高强度和良好韧性的关键一环。简言之，高co-ni钢的超高强度主要来源于细小的板条马氏体基体和基体中纳米级m2c碳化物的析出强化，经热处理后m54钢的抗拉强度可达到2gpa。虽然高co-ni钢的主要强化方式已形成
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于解决现有技术中存在的高co-ni钢的强度和塑性不足的问题，提供一种有效提升高co-ni钢强度和塑性的热加工方法。该方法利用sps原位压锻技术和热轧制技术相结合的方法，调控高co-ni钢中纳米孪晶的析出，操作简单，能耗低，能有效提升co-ni钢的强度和塑性。
2、为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下：一种有效提升高co-ni钢强度和塑性的热加工方法，包含以下步骤：
3、s1、热处理：将锻造态高co-ni钢进行“高温奥氏体化-淬火-深冷处理-时效处理-空冷”的热处理工艺，获得时效态的高co-ni钢试件；
4、s2、sps压缩变形：将时效态的高co-ni钢试件用线切割加工成直径为φ1，高为h1的试件，用超声波清洗器进行清理，吹干试件，然后将试件置于内径为φ2的高强碳纤维模具中，在sps设备中进行热压缩变形；
5、s3、sps原位压锻：热压缩变形完成后，调整升温速率，继续升温至原位压锻温度，关闭电流，继续施加压力，进行sps原位压锻处理，获得直径为φ2的高co-ni钢试件；
6、s4、高温轧制：将直径为φ2的高co-ni钢试件，在二辊热轧机中进行高温轧制；
7、s5、低温退火：将高温轧制后的高co-ni钢试件置于真空马弗炉中进行退火处理，退火结束后，试件随炉冷却至室温，获得纳米孪晶结构增强的高co-ni钢试件。
8、优选地，所述s2中sps压缩变形为：以100℃/min的升温速率进行升温，待温度升至850℃～950℃，保持温度不变，开始施加压力，压力加载速度为30kn/min～50kn/min，轴向压力为30mpa～40mpa，保持压力不变，保温保压1min～3min。
9、优选地，所述s3中sps原位压锻为：以50℃/min的升温速率进行升温，升温至原位压锻温度950℃～1000℃，关闭电流，继续加载压力至70mpa～80mpa，压力加载速率为50kn/min～70kn/min，保持压力不变待试件却至200℃以下，取出脱模，获得直径为φ2的高co-ni钢试件。
10、优选地，所述s4中，高温轧制为：将s3获得的高co-ni钢试件置于真空马弗炉中加热至1000℃，保温30min；然后，进行第一道次轧制，轧制变形量设为10％，如此循环，总共进行八道次轧制，总轧制变形量为80％。
11、优选地，所述s5中低温退火的退火温度为500℃，退火时间为1h。
12、优选地，10≤h1≤20mm，10≤φ1≤20mm，10mm≤φ2-φ1≤20mm。
13、优选地，φ2-φ1＝10mm。
14、进一步优选，sps压缩变形和sps原位压锻所用模具均为高强碳纤维模具。
15、进一步优选，所述纳米孪晶结构增强的高co-ni钢试件的微观组织为高位错密度板条马氏体，马氏体基体中分布着高密度的纳米孪晶结构。
16、更进一步优选，所述纳米孪晶结构增强的高co-ni钢试件的抗拉强度为2175mpa，断后伸长率为13.3％。
17、本专利技术所具有的有益效果：
18、(1)本专利技术中的热加工方法，通过步骤s2中sps压缩变形相对较低的变形温度及短的保压时间既能使钢完全奥氏体化，又能有效控制奥氏体晶粒尺寸；优选内径差值为10mm的sps压缩变形操作，既能保证材料的压缩变形量，又能避免压缩变形量过大导致的材料四周开裂，避免试件内部裂纹萌生；较高应变率的sps压缩变形促使材料内部纳米孪晶结构的生成。再通过步骤s3中sps原位压锻技术，进一步提升高co-ni钢马氏体基体中孪晶的生长速率、密度及长径比。因此，本专利技术中的方法通过前期热处理、sps高温-高应变率压缩变形、sps原位压锻、高温轧制和低温退火处理这五个步骤的结合，就能够在高co-ni钢马氏体基体中获得高密度纳米孪晶结构，且可有效调控纳米孪晶结构的生成密度与尺寸分布，从而显著提升了高co-ni钢的强度和塑性，突破了co-ni钢的强塑性配合水平。
19、(2)本专利技术制备的高密度纳米孪晶结构增强的高co-ni钢，在保证延伸率不降低的前提下，抗拉强度提升了约10.4％，断后伸长率提升10.8％，马氏体基体中含有高密度的纳米孪晶结构，纳米孪晶呈细长条并行排列在马氏体基体中，马氏体板条宽度100～300nm，实现了co-ni钢强度和塑性的同步提升。
20、(3)本专利技术中的方法，操作简单，能耗低，生产成本低，适合工业大规模生产应用。
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1.一种有效提升高Co-Ni钢强度和塑性的热加工方法，其特征在于，包含以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S2中SPS压缩变形为：以100℃/min的升温速率进行升温，待温度升至850℃～950℃，保持温度不变，开始施加压力，压力加载速度为30KN/min～50KN/min，轴向压力为30MPa～40MPa，保持压力不变，保温保压1min～3min。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S3中SPS原位压锻为：以50℃/min的升温速率进行升温，升温至原位压锻温度950℃～1000℃，关闭电流，继续加载压力至70MPa～80MPa，压力加载速率为50KN/min～70KN/min，保持压力不变待试件却至200℃以下，取出脱模，获得直径为Φ2的高Co-Ni钢试件。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S4中，高温轧制为：将S3获得的高Co-Ni钢试件置于真空马弗炉中加热至1000℃，保温30min；然后，进行第一道次轧制，轧制变形量设为10％，如此循环，总共进行八道次轧制，总轧制变形量为80％。
<...【技术特征摘要】
1.一种有效提升高co-ni钢强度和塑性的热加工方法，其特征在于，包含以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述s2中sps压缩变形为：以100℃/min的升温速率进行升温，待温度升至850℃～950℃，保持温度不变，开始施加压力，压力加载速度为30kn/min～50kn/min，轴向压力为30mpa～40mpa，保持压力不变，保温保压1min～3min。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述s3中sps原位压锻为：以50℃/min的升温速率进行升温，升温至原位压锻温度950℃～1000℃，关闭电流，继续加载压力至70mpa～80mpa，压力加载速率为50kn/min～70kn/min，保持压力不变待试件却至200℃以下，取出脱模，获得直径为φ2的高co-ni钢试件。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述s4中，高温轧制为：将s3获得的高co-ni钢试件置于真空马弗炉中加热至1000℃，...
【专利技术属性】
技术研发人员：李先雨，高涛莉，许巧平，王新福，汪聃，郝刚领，王伟国，刘婷，
申请(专利权)人：延安大学，
类型：发明
国别省市：
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