專利名稱：馬氏體不銹鋼、由其制成的部件的生產(chǎn)方法和由此生產(chǎn)出的部件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及煉鋼，更具體而言，涉及用于例如制備通過(guò)注塑法生產(chǎn)塑料材料的模 具的馬氏體不銹鋼。
背景技術(shù)：
為了生產(chǎn)用于材料注塑的模具，工業(yè)上使用鉻含量為12% 15% (重量百分?jǐn)?shù)， 本文剩余部分所指出的所有含量也均為重量百分?jǐn)?shù))、硅含量小于1%、錳含量小于1%、 碳含量為0. 16% 0. 45%以及由于生產(chǎn)操作而自然引入的氮含量通常為至多0. 03%的 AISI 420家族不銹鋼。一般來(lái)說(shuō)，釩的含量不超過(guò)0.1%，并且是原料簡(jiǎn)單熔合的結(jié)果。相 同地，含有鉬是原料熔合的結(jié)果并且鉬的含量不超過(guò)0.2%，除非為了提高耐腐蝕性而加入 0. 2% 1. 0%的鉬。更具體地，標(biāo)號(hào)為X40Crl4的鋼，由于其碳含量為0. 36% 0. 45%而 能夠具有超過(guò)50HRC的硬度，從而提供顯著的耐磨性?？紤]到預(yù)想的用途，必須通過(guò)獲得下列性能之間的良好均衡來(lái)評(píng)價(jià)材料的有效 性-理想的耐磨性，以能夠生產(chǎn)幾何規(guī)整度得到保證的最大數(shù)量的部件，包括通過(guò)結(jié) 合纖維或其它增強(qiáng)添加劑而具有磨損性的塑料材料；該耐磨性是由高硬度水平提供的；_足夠的韌性，以防在熱加工、組裝、拆卸操作或者使用過(guò)程中斷裂；對(duì)于特別脆 的鋼，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)該性能與上一個(gè)性能矛盾，隨著硬度增大，韌性降低；-良好的可拋光性，可以容易地在模具表面上獲得表面拋光品質(zhì)，從而生產(chǎn)具有光 滑均勻表面外觀的塑料材料部件；這種鋼必須還能盡可能長(zhǎng)時(shí)間地保持這種拋光狀態(tài)；-足夠的耐腐蝕性，以防止在模具的儲(chǔ)存過(guò)程和使用過(guò)程中、在具有輕微或中等化 學(xué)腐蝕性的塑料材料的生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)斑蝕、生銹、拋光狀態(tài)的變化；最活潑的物質(zhì)，例如 通過(guò)鹽析出氯離子，需要來(lái)自其他家族的鋼或合金。在將毛坯加工到最后形狀的近似尺寸后，使模具在受控制的氣氛下在爐子中經(jīng)過(guò) 以下熱處理操作-將淬火溫度提高到1000 1050°C，然后保溫?cái)?shù)十分鐘；-在氣體壓力下淬火至溫度為80°C；
-升高溫度進(jìn)行兩個(gè)回火循環(huán)。一般提出兩個(gè)溫度范圍進(jìn)行回火-低溫回火150 250°C，-在鋼的第二硬化區(qū)在490/530°C下的回火。理論上，在相同的范圍內(nèi)進(jìn)行兩個(gè)連續(xù)的回火操作。必須仔細(xì)考慮工藝參數(shù)的精確選擇。對(duì)于淬火，在冶金上推薦尋求高退火溫度，以獲得有利的馬氏體微觀結(jié)構(gòu)。但是， 高退火溫度促使變形并且產(chǎn)生殘余應(yīng)力，該殘余應(yīng)力能夠?qū)е麻_(kāi)裂，在實(shí)踐中，氣體壓力限
4定為2 4巴。在淬火停止時(shí)，在繼續(xù)進(jìn)行回火操作之前，如果冷卻繼續(xù)進(jìn)行直到室溫，則有可能 開(kāi)裂。但是，通常選擇在約80°C停止冷卻的做法存在保留有殘余奧氏體的風(fēng)險(xiǎn)，特別是在隨 后的回火操作固定在500°C以下的情況下更是如此，因此不能獲得希望的標(biāo)稱硬度。對(duì)于回火操作而言，選擇低溫僅允許部分地克服限制，并且如果鋼的組成和淬火 循環(huán)已經(jīng)使得存留了殘余奧氏體，并且回火操作不能分解所述殘余奧氏體，則不能獲得希 望的硬度。高溫回火操作分解奧氏體并且釋放殘余應(yīng)力，但是降低強(qiáng)度和耐腐蝕性。還存在這些鋼的成本問(wèn)題，因?yàn)樗鼈冃枰叩暮辖鹪睾?，而合金元素含量?yīng) 當(dāng)能夠降低而不損害希望的性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是確定一種經(jīng)濟(jì)的鋼組合物，其用于包括針對(duì)塑料制品生產(chǎn)的模具 等用途，相對(duì)于參比物AISI 420和X40Crl4而言，其具有以下特性-在加工后的狀態(tài)下，優(yōu)先的等效硬度為49 55HRC，以耐磨損；-相當(dāng)?shù)哪透g性；-在相同硬度下的改善的強(qiáng)度；_改善的可拋光性能；-以及在與傳統(tǒng)條件相當(dāng)?shù)墓I(yè)熱處理過(guò)程中具有這些性能。為此，本發(fā)明涉及一種馬氏體不銹鋼，其特征在于包含(用重量百分比表示)-0. 22%≤ C≤ O. 32%-0. 05%≤ N ≤ 0. 15%，且 0. 33%≤ C+N ≤ 0. 43%-10%≤ Cr ≤ 12. 4%-0. 10%≤ V≤ O. 40%-0. 10%≤ Mo ≤ 1. 0%-痕量≤ Ni ≤ 1.0%-痕量≤ Mn ≤ 1.0%-痕量≤ Si ≤ 1.0%-痕量≤ W≤ 1.0%-痕量≤ Co ≤ 1.0%-痕量≤ Cu ≤ 1.0%-痕量≤ Ti≤ 0. 010%-痕量≤ Nb ≤ 0. 050 %
-痕量≤ Al ≤ 0. 050 %-痕量≤ S ≤ 0.020%-痕量≤ 0≤ 0. 0040 %-痕量≤ P ≤ 0.03%-痕量≤ B ≤ 0. 0050 %-痕量≤ Ca ≤ 0. 020 %-痕量≤ Se ≤ 0. 010%
-痕量彡La 彡 0. 040 %-痕量彡Ce 彡 0. 040 %其余是鐵和由于生產(chǎn)操作而引入的雜質(zhì)。優(yōu)選為0. 08%彡 N 彡 0. 12%。優(yōu)選為11. 0%彡 Cr 彡 12. 4%。優(yōu)選為0. 15%彡 V 彡 0. 35%。優(yōu)選為痕量彡Si彡0. 5%。優(yōu)選為0. 10% 彡 Mo+ff/2 彡 1. 20%。優(yōu)選為痕量彡Ti彡0. 003%。優(yōu)選為痕量彡Nb彡0.010%。優(yōu)選為痕量彡0彡0. 0015%。優(yōu)選為痕量彡S彡0. 003 %。優(yōu)選為痕量彡Mn+Cu+Co彡1. 8%。本發(fā)明還涉及一種用于生產(chǎn)馬氏體不銹鋼部件的方法，其特征在于-生產(chǎn)、鑄造、鍛造或軋制上述類(lèi)型的鋼并退火；-加工所述鋼以向其賦予所述部件的形狀；-在990 1040°C、優(yōu)選1000 1030°C的溫度下將所加工的鋼奧氏體化；-將奧氏體化后的鋼在800 400°C的溫度下以10 40°C/分鐘的速率淬火；-對(duì)淬火后的鋼進(jìn)行兩次回火操作，以賦予其最終硬度。所述回火操作每次可以在200 400°C、優(yōu)選300 380°C的溫度下進(jìn)行最少2小 時(shí)，并保證在核心保持該標(biāo)稱溫度至少1小時(shí)，以獲得49 55HRC的硬度。所述回火操作每次可以在530 560°C的溫度下進(jìn)行最少2小時(shí)，并保證在核心保 持該標(biāo)稱溫度至少1小時(shí)，以獲得42 50HRC的硬度。本發(fā)明還涉及一種馬氏體不銹鋼部件，其特征在于根據(jù)前述方法生產(chǎn)使用該方法 生產(chǎn)的元件。這可以是用于生產(chǎn)塑料材料制品的模具元件。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明基于一種鋼組合物，其碳和鉻的含量同時(shí)位于一般要求的范圍 的下限，甚至鉻含量有時(shí)低于一般要求的范圍，并且使存在的或者必須限制或避免的其他 元素符合精確的條件。生產(chǎn)方法與該組合物相關(guān)。本發(fā)明人主要考慮所述鋼的、遵循生產(chǎn)操作的性能，特別是遵循上述工業(yè)處理的 性能，而不是符合實(shí)驗(yàn)室條件的鋼的性能。為了優(yōu)化合金元素的作用以限制其引入量，已進(jìn) 行了研究。導(dǎo)致產(chǎn)生本發(fā)明的主要因素如下。所述鋼的可拋光性能和拋光狀態(tài)下的表面質(zhì)量由于以下因素而降低-存在非金屬氧化物夾雜物，該夾雜物不反射光并且在與磨料接觸時(shí)進(jìn)一步分解 或露出，并在模具表面形成殘余條紋或“彗星尾”；-枝晶間偏析，其在棒的固化過(guò)程中自然形成并在模具表面上產(chǎn)生較硬的區(qū)域或 線，所述較硬的區(qū)域或線與較軟的區(qū)域或線交替，因?yàn)檐浀膮^(qū)域比硬的區(qū)域凹進(jìn)更快，所以 在拋光過(guò)程中產(chǎn)生波紋；
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-存在在淬火操作中不溶解的微量碳化鉻。—般來(lái)說(shuō)，對(duì)于該家族的鋼，強(qiáng)度是中等的，對(duì)于給定的硬度，隨著鉻含量增大，強(qiáng) 度降低。其通過(guò)平衡組成、特別是加入鎳和錳可以得到改進(jìn)，鎳和錳允許在淬火操作中保持 殘余的奧氏體。如果回火操作在500°C以上進(jìn)行，該方案不再有效果，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)該方案不穩(wěn) 定并且對(duì)硬度的產(chǎn)生有害。已經(jīng)不再保留該方案，特別是因?yàn)樵摲桨概c希望減少合金元素 含量不相容。為了實(shí)現(xiàn)確定的目標(biāo)，已經(jīng)決定-一方面，根據(jù)限制氧化的非金屬夾雜物存在的已知方法生產(chǎn)所述鋼，從而使所述 鋼具有低的0含量，-另一方面，全面減少合金元素、引入氮并優(yōu)化元素之間的平衡，從而提高強(qiáng)度、減 少枝晶間偏析并限制微量沉淀物的密度。


從參考以下附圖給出的以下描述中可以更好地理解本發(fā)明-圖1示出參比鋼和根據(jù)本發(fā)明的兩種鋼的樣品的微觀結(jié)構(gòu)，示出了在使用這些 鋼的狀態(tài)下微量碳化物的密度和分布；-圖2示出兩種回火操作的溫度對(duì)根據(jù)本發(fā)明的鋼的耐腐蝕性的影響；-圖3示出回火操作的溫度對(duì)耐腐蝕性的影響；-圖4示出Cr的含量和淬火速度對(duì)耐腐蝕性的相互作用；-圖5示出根據(jù)本發(fā)明的鋼和根據(jù)回火操作溫度的參比鋼的硬度。
具體實(shí)施例方式表1列出所研究的樣品的組成。樣品“參比物”相當(dāng)于傳統(tǒng)類(lèi)型X40Crl4的鋼。樣 品實(shí)施例1 實(shí)施例7并非依照本發(fā)明，但允許克服不符合本發(fā)明所要求的所有條件而涉 及的缺點(diǎn)。樣品Inv. 1和Inv. 2是依照本發(fā)明的。
所以，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種優(yōu)化的鋼，其根據(jù)工業(yè)淬火速率的范圍進(jìn)行 處理，優(yōu)選地，隨后在低溫(< 400°C )下進(jìn)行兩次回火操作，使得硬度為52HRC，并且在其
通常的用途中，強(qiáng)度和耐腐蝕性等于或大于參比鋼AISI 420或X40Crl4的強(qiáng)度和耐腐蝕性。此外，本發(fā)明的一個(gè)目的是在最大可能的程度上限制合金元素的加入量，特別是 金屬元素的加入量，以減小生產(chǎn)成本，防止淬火操作后存在殘余奧氏體并減小枝晶間偏析 的程度，枝晶間偏析對(duì)強(qiáng)度和拋光質(zhì)量是有害的。為此，本發(fā)明人已經(jīng)獲得了以下與對(duì)本發(fā)明的鋼的組成的限定有關(guān)的結(jié)果。氮含量必須在0.05%和0. 15%之間，優(yōu)選為0.08% 0. 12%。該元素以高含量 地系統(tǒng)性存在，因?yàn)樗菫榱诵纬蒝(C，N)型碳氮化物所必不可少的，在碳化鉻溶解后，該 碳氮化物能夠防止奧氏體化過(guò)程中的晶粒長(zhǎng)大。但是，如果超過(guò)固態(tài)中的溶解度極限，則過(guò) 大的含量是有害的，并且將會(huì)引起金相缺陷。氮與碳組合以賦予硬度并且氮涉及耐腐蝕性。 氮的含量可以通過(guò)在生產(chǎn)液體鋼時(shí)吹入氣體氮來(lái)調(diào)節(jié)。碳的主要貢獻(xiàn)是與氮一起賦予所需要的硬度?？紤]到在低溫回火后所需要的硬 度，其百分比必須為0. 22% 0. 32%。此外，為了在回火后獲得希望的硬度，總的C+N必須 為 0. 33% 0. 43%。鉻賦予鋼耐腐蝕性?？紤]到所用的工業(yè)淬火速率以及所選擇的回火范圍，并根據(jù) 以上提出的機(jī)理，其含量必須為10% 12.4%，優(yōu)選為11.0% 12.4%。釩含量必須為0. 10 % 0.40%，優(yōu)選為0. 15% 0.35%。釩的存在對(duì)于與碳和氮 形成足夠密度的微米沉淀物和納米沉淀物是必不可少的，所述沉淀物能夠防止晶粒長(zhǎng)大。 過(guò)大的含量會(huì)是有害的，因?yàn)樘嫉倪^(guò)量固定對(duì)硬化有害并且在固化過(guò)程中離散的或團(tuán)簇形 式的碳化物的形成對(duì)強(qiáng)度和拋光狀態(tài)質(zhì)量不利。鉬補(bǔ)充鉻在耐腐蝕性方面的作用。鉬的存在是由于回收操作，或者是故意加入的， 其量在0. 10% 1.0%之間。更大的含量會(huì)是有害的，這是由于這增加枝晶間偏析的程度 以及存在形成8鐵素體的風(fēng)險(xiǎn)。鎳可以以小于1.0%的含量存在，特別是由原料所夾雜。并未發(fā)現(xiàn)在該范圍內(nèi)添加 鎳對(duì)韌性具有有益作用。但是，更大的含量能夠在加工后的狀態(tài)下保持殘余奧氏體。由于生產(chǎn)方法和可用原料的原因，錳是該家族鋼中自然存在的元素。并未發(fā)現(xiàn)具 有有益作用，并且已發(fā)現(xiàn)必須將其濃度限制到1. 0%，以防止熱處理之后的殘余奧氏體。硅是由于鋼的生產(chǎn)和脫氧而自然存在的。其含量必須限制到1.0%，優(yōu)選為 0.5%，因?yàn)楣枳饔糜诠袒^(guò)程和轉(zhuǎn)變，因此，由于在固化結(jié)束時(shí)在鍛造開(kāi)始之前存 在該相，可能導(dǎo)致存在S鐵素體或局部偏析作用。鎢可以小于1.0%含量存在而對(duì)產(chǎn)品沒(méi)有任何有益的或有害的作用。但是，由于 其自己的作用或與鉬的協(xié)同作用，鎢可以促進(jìn)在使用狀態(tài)下存在S鐵素體或者在熱機(jī)械 過(guò)程中的任何階段由于S鐵素體的存在而導(dǎo)致的局部沉淀或偏析。優(yōu)選的是符合條件 0. 10%^ Mo+ff/2 彡 1. 20%。鈷和銅沒(méi)有發(fā)現(xiàn)有益的作用，但是可以以小于或等于1.0%的含量存在；更高的 含量可能促進(jìn)殘余奧氏體的存在。優(yōu)選的是Mn、Cu和Co的含量的總和小于1. 8%，以限制存在殘余奧氏體的風(fēng)險(xiǎn)。鈦和鈮是形成非常硬的沉淀物的非?；顫姷脑?，所述沉淀物對(duì)拋光狀態(tài)的質(zhì)量 有害。其濃度必須保持盡可能低對(duì)于Ti，最大為0. 010 %，優(yōu)選為最大0. 003 %，對(duì)于Nb，最大為0. 050%，優(yōu)選為最大0. 010%。為了鋼的脫氧而加入的鋁可能保持以氧化物夾雜物的形式存在，氧化物夾雜物對(duì) 拋光狀態(tài)是非常有害的。添加量必須適應(yīng)所用的生產(chǎn)方法。最大含量為0.050%是可以容 忍的，條件是它不導(dǎo)致大量存在氧化鋁或硅酸鋁夾雜物，大量存在氧化鋁或硅酸鋁夾雜物 會(huì)導(dǎo)致0超過(guò)可接受的含量(0. 0040%，優(yōu)選為0. 0015% ) 為防止形成硫夾雜物，硫含量?jī)?yōu)選為限制到小于0.003%。然而，為了改善加工性 能和拋光狀態(tài)質(zhì)量的一定程度上的損害，也可以與促進(jìn)球形硫化物形成的另一種元素(Se， 最多為0. 010% ；Ca，最多為0. 020% ；La，最多為0. 040% ；Ce，最多為0. 040% ) 一起，在 0. 003 0. 020%范圍內(nèi)主動(dòng)添加。氧的最大含量為0. 0040%，優(yōu)選為0. 0015%。這種元素是夾雜物密度的指示劑， 夾雜物密度太高時(shí)對(duì)表面的拋光狀態(tài)有害。該含量必須保持盡可能低，結(jié)果，必須選擇鋼的 生產(chǎn)方法。在實(shí)踐中，已知的方法在經(jīng)濟(jì)上可以接受的條件下允許低至0 = 5ppm的值。磷的含量限制到0.03%，這是在這類(lèi)鋼中的普通含量。在該范圍內(nèi)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)P的
有害作用。為了改善淬火性能，可以加入硼，其含量不超過(guò)0. 0050 %。針對(duì)一些元素指出的優(yōu)選含量可以單獨(dú)利用，并且不一定與所指出的其他優(yōu)選含
量組合。未舉出的元素可以以生產(chǎn)所導(dǎo)致的雜質(zhì)水平的含量存在，其不會(huì)改變本發(fā)明將優(yōu) 化的性能。對(duì)于用于塑料制品模塑用途并且目的為限制夾雜物含量和偏析以獲得高質(zhì)量拋 光狀態(tài)的特別高質(zhì)量的鋼，所述產(chǎn)品必須根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的規(guī)定生產(chǎn)。在熔化后，所述生產(chǎn)必 須包括在冶金反應(yīng)器中脫氧和消除夾雜物的步驟。優(yōu)選地，特別是對(duì)于生產(chǎn)大的模具和為 了獲得最高質(zhì)量的拋光狀態(tài)，將進(jìn)行在熔渣下使用可消耗電極的再熔化操作，以改善夾雜 物純度和在整個(gè)質(zhì)量中以均勻的方式分布合金元素，特別是氮。為了補(bǔ)充微觀結(jié)構(gòu)的均勻性和緊密型，必須隨后利用鍛造或軋制拋光以及退火操 作進(jìn)行熱機(jī)械轉(zhuǎn)變。在將部件加工到最終形狀之后并且在操作之前，根據(jù)優(yōu)選的操作方法，所述 產(chǎn)品必須經(jīng)過(guò)熱處理操作，該熱處理操作包括在約1020°C (990 1040°C，優(yōu)選為 1000-1030°C )的奧氏體化、控制的淬火操作，例如在中性氣體壓力下，根據(jù)部件尺寸在 10 40°C /分鐘的速率下、在200 400°C，優(yōu)選為300 380°C的溫度下的兩次回火操作， 以獲得約52HRC士2HRC的硬度，一般為49 55HRC。任選地，對(duì)于不需要大于50HRC的硬度的用途，對(duì)于小于或等于50HRC并且大于或 等于42HRC的硬度，由本發(fā)明所限定的鋼可以利用在530°C 560°C的雙回火來(lái)處理，在該 條件下，發(fā)現(xiàn)耐腐蝕性是足夠的。對(duì)于參比鋼，以分散狀態(tài)存在的碳化鉻(M23C6)在淬火操作之前的奧氏體化過(guò)程中 溶解，并且保持溫度到1020/1030°C，以防止晶粒生長(zhǎng)。但是，在該溶解溫度下，保持以均勻 方式分布的顯著量的碳化物。通過(guò)用氮代替約0. 10% 0. 15%的碳含量，鉻含量減少約 2%并且同時(shí)引入釩，觀察到在合適的淬火溫度下通過(guò)碳氮化釩V(C，N)的納米沉淀物固定 的晶粒不生長(zhǎng)并且大部分碳化鉻溶解。
對(duì)于所研究的三種組成，使用(冶金工作者常用的)軟件THERM0CALC利用熱力學(xué) 模擬在1030°C的平衡的比較計(jì)算表明了這種變化(見(jiàn)表2)。 在參比物組成與本發(fā)明的組成之間，在工業(yè)產(chǎn)品上觀察到的、表示在圖1中的微 米碳化物的有效密度明顯、有效地減小，這對(duì)于拋光狀態(tài)的質(zhì)量是一個(gè)有利的因素。對(duì)于參比鋼，根據(jù)基礎(chǔ)知識(shí)，在理論上，耐腐蝕的能力主要與基質(zhì)中可以獲得的鉻 含量相關(guān)，熱力學(xué)計(jì)算表明，在奧氏體化過(guò)程中不溶解的碳化物固定了約0.9%的鉻。對(duì)于 用釩和氮來(lái)合金的實(shí)驗(yàn)級(jí)別，這種不用于耐腐蝕的鉻的量變得低于0. 1%。根據(jù)以下公式P. R. E.(耐點(diǎn)蝕當(dāng)量)Cr+3. 3X % Mn+30X % N其通常允許根據(jù)各組成的耐點(diǎn)蝕性對(duì)所述組成進(jìn)行分類(lèi)，并且應(yīng)用于基質(zhì)的有效 組成。根據(jù)表2發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)組成Inv 1和Inv 2具有與參比物接近的系數(shù)。除了如上考慮到在粗淬火狀態(tài)的潛力之外，在使用階段以金屬的有效狀態(tài)進(jìn)行測(cè) 量也是有利的。用標(biāo)準(zhǔn)ASTM G 108進(jìn)行的電化學(xué)方法涉及在重量的H2S04水溶液中、 在-550mV/ECS的電位下將樣品極化15分鐘，然后從_550mV到+550mV以60mV/min進(jìn)行前 后的掃描操作。在返回時(shí)的特征線強(qiáng)度/電位可以有兩個(gè)峰，一個(gè)(峰1)是由于基質(zhì)的溶 解，第二個(gè)(峰2)在更高的電位處，與碳化鉻沉淀物區(qū)域內(nèi)的溶解有關(guān)。隨著溶解電流變 得更強(qiáng)，所述鋼變得對(duì)腐蝕更敏感。在圖2和3中示出了特征線。根據(jù)關(guān)于參比鋼的現(xiàn)行實(shí)踐，在獲得約52HRC的希望硬度時(shí)，發(fā)現(xiàn)熱處理的兩個(gè) 參數(shù)、即回火溫度和淬火速率對(duì)耐腐蝕性是有影響的。這些作用已經(jīng)通過(guò)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試表明a)回火作用如圖2示出，對(duì)于鑄造的INV1，由于在約500°C的硬化區(qū)進(jìn)行的回火操作，所述鋼 對(duì)腐蝕變得更敏感。如果耐腐蝕性對(duì)于預(yù)定的用途是必須優(yōu)先考慮的特性，則低溫回火操 作因而是優(yōu)選的(200 380°C )。關(guān)于所測(cè)試的所有組成，已證實(shí)該趨勢(shì)，如圖3所示。這示出了在380°C或者在接 近500°C的2小時(shí)的雙回火操作對(duì)耐腐蝕性的影響，這考慮到在圖2的峰2處的腐蝕電流。 已對(duì)約500°C的雙回火操作的準(zhǔn)確溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得可以像在380°C的雙回火操作后一 樣獲得相同的硬度。特別是已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，根據(jù)本發(fā)明的樣品具有與在380°C雙回火操作的參比 樣品非常相似的耐腐蝕性。關(guān)于低回火溫度，進(jìn)一步證實(shí)了耐腐蝕性在200°C 380°C略微降低，在400°C以 上快速降低。為了使得回火操作具有預(yù)定的效果，必須持續(xù)至少2小時(shí)，并且其標(biāo)稱溫度必須 在部件核心處保持至少1小時(shí)。b)淬火速度的作用出乎意料地，如圖4所示，圖4比較了兩種僅僅鉻含量彼此不同的實(shí)驗(yàn)鑄件，在 900/400°C范圍內(nèi)在約20°C /分鐘的冷卻速度的工業(yè)條件下，該元素含量的增大未改善耐 腐蝕性。低冷卻速率導(dǎo)致出現(xiàn)峰2，峰2表示碳化物或氮化物的沉淀且隨著鉻含量增大其程 度變得更大，并且放大基質(zhì)的腐蝕電流(峰2)。關(guān)于所研究的各種組成，已經(jīng)證實(shí)了這些結(jié)果。根據(jù)本發(fā)明，選擇與熱處理操作的技術(shù)知識(shí)相容并且在800至400°C的溫度范圍 內(nèi)10 40°C /分鐘的淬火速度?？傊诠I(yè)淬火操作的情況下，用低溫回火操作獲得了最好的耐腐蝕性，并且在該配置中，鉻含量在10. 5 15%范圍內(nèi)的變化未證實(shí)通常關(guān)于該合金元素認(rèn)識(shí)到的有益 效果。發(fā)現(xiàn)淬火速率的降低和回火溫度的提高對(duì)韌性有相同的不利影響。在尺寸為 55mmxl0mmx7mm的無(wú)缺口的棒的拉伸和沖擊彎曲能量測(cè)試過(guò)程中，這種性質(zhì)通常簡(jiǎn)單地由 常規(guī)的拉伸力學(xué)特性和面積減少而獲得。對(duì)于所涉及的測(cè)試，對(duì)所有的試樣進(jìn)行16°C /分 鐘的淬火操作，然后進(jìn)行2小時(shí)的雙回火操作。列于表3中的結(jié)果表明-對(duì)于例如組成Inv.2，存在降低淬火速率的不利效果；-在約500°C的雙回火操作的催化作用；-對(duì)于在低溫(380°C)的雙回火操作，相對(duì)于參比樣品，本發(fā)明的兩種鋼的硬度/ 韌性均衡的優(yōu)異性質(zhì)。
本發(fā)明的組合物允許在工業(yè)條件下淬火和在380°C兩次回火后獲得52HRC或以上 的硬度，但是對(duì)于由粗制淬火材料制成的該家族的鋼來(lái)說(shuō)，在該范圍內(nèi)發(fā)生軟化，如圖5所
不。
權(quán)利要求
一種馬氏體不銹鋼，其特征在于，用重量百分比表示，其包含-0.22％≤C≤0.32％-0.05％≤N≤0.15％，且0.33％≤C+N≤0.43％-10％≤Cr≤12.4％-0.10％≤V≤0.40％-0.10％≤Mo≤1.0％-痕量≤Ni≤1.0％-痕量≤Mn≤1.0％-痕量≤Si≤1.0％-痕量≤W≤1.0％-痕量≤Co≤1.0％-痕量≤Cu≤1.0％-痕量≤Ti≤0.010％-痕量≤Nb≤0.050％-痕量≤Al≤0.050％-痕量≤S≤0.020％-痕量≤O≤0.0040％-痕量≤P≤0.03％-痕量≤B≤0.0050％-痕量≤Ca≤0.020％-痕量≤Se≤0.010％-痕量≤La≤0.040％-痕量≤Ce≤0.040％其余是鐵和生產(chǎn)操作中引入的雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼，其特征在于，12%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋼，其特征在于，11.12. 4%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的鋼，其特征在于，0.V < 0. 35%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 4中任一項(xiàng)所述的鋼，其特征在于，痕量<Si < 0. 5%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 5中任一項(xiàng)所述的鋼，其特征在于，0.10%^ Mo+ff/2彡1. 20%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1 6中任一項(xiàng)所述的鋼，其特征在于，痕量<Ti ( 0. 003%。
8.根據(jù)權(quán)利要求1 7中任一項(xiàng)所述的鋼，其特征在于，痕量<Nb ( 0. 010%。
9.根據(jù)權(quán)利要求1 8中任一項(xiàng)所述的鋼，其特征在于，痕量<0 < 0. 0015%。
10.根據(jù)權(quán)利要求1 9中任一項(xiàng)所述的鋼，其特征在于，痕量<S ( 0. 003%。
11.根據(jù)權(quán)利要求1 10中任一項(xiàng)所述的鋼，其特征在于，痕量彡Mn+Cu+Co彡1.8%。
12.—種生產(chǎn)馬氏體不銹鋼部件的方法，其特征在于-生產(chǎn)、鑄造、鍛造或軋制根據(jù)權(quán)利要求1 11中任一項(xiàng)所述的鋼并退火； -加工所述鋼以對(duì)所述鋼賦予部件的形狀；-將加工后的鋼在990 1040°C、優(yōu)選1000 1030°C的溫度下奧氏體化； -將奧氏體化的鋼在800 400°C的溫度范圍內(nèi)以10 40°C /分鐘的速度淬火；“對(duì)淬火后的鋼進(jìn)行兩次回火操作，以賦予其最終的硬度。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述回火操作每次都在200 400°C、 優(yōu)選300 380°C的溫度下進(jìn)行最少2小時(shí)，并保證在核心中保持標(biāo)稱溫度至少1小時(shí)，以 獲得49 55HRC的硬度。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述回火操作每次都在530 560°C的 溫度下進(jìn)行至少2小時(shí)，并保證在核心中保持標(biāo)稱溫度至少1小時(shí)，以獲得42 50HRC的 硬度。
15.一種馬氏體不銹鋼部件，其特征在于，根據(jù)權(quán)利要求12 14中的任一項(xiàng)生產(chǎn)使用 該方法生產(chǎn)的元件。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的部件，其特征在于，它是一種用于生產(chǎn)塑料材料制品的模 具元件。
全文摘要
一種馬氏體不銹鋼，其特征在于，用重量百分比表示，其包含0.22％≤C≤0.32％0.05％≤N≤0.15％，且0.33％≤C+N≤0.43％10％≤Cr≤12.4％0.10％≤V≤0.40％0.10％≤Mo≤1.0％痕量≤Ni≤1.0％痕量≤Mn≤1.0％痕量≤Si≤1.0％痕量≤W≤1.0％痕量≤Co≤1.0％痕量≤Cu≤1.0％痕量≤Ti≤0.010％痕量≤Nb≤0.050％痕量≤Al≤0.050％痕量≤S≤0.020％痕量≤O≤0.0040％痕量≤P≤0.03％痕量≤B≤0.0050％痕量≤Ca≤0.020％痕量≤Se≤0.010％痕量≤La≤0.040％痕量≤Ce≤0.040％其余是鐵和生產(chǎn)操作中引入的雜質(zhì)。由這樣的鋼來(lái)生產(chǎn)部件的方法，以及用這種方法獲得的部件，例如用于生產(chǎn)塑料材料制品的模具元件。
文檔編號(hào)C22C38/18GK101861407SQ200880106281
公開(kāi)日2010年10月13日 申請(qǐng)日期2008年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月10日
發(fā)明者安德烈·格雷利耶 申請(qǐng)人:奧貝特迪瓦爾公司