專利名稱：一種形變誘發(fā)馬氏體時(shí)效不銹鋼及其加工工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鐵鎳基馬氏體沉淀硬化型合金領(lǐng)域，具體涉及到一種具有高強(qiáng)高韌和 高耐腐蝕性能的形變誘發(fā)馬氏體時(shí)效不銹鋼及其加工工藝，它是主要應(yīng)用于航空、航天、機(jī) 械制造、原子能等重要領(lǐng)域的新型材料。
背景技術(shù)：
超高強(qiáng)度馬氏體時(shí)效鋼的研究、發(fā)展和改進(jìn)等都與航空航天等高技術(shù)領(lǐng)域?qū)Σ牧?提出更高的要求密切相關(guān)。現(xiàn)有的超高強(qiáng)度鋼30CrMnSiNi2A、300M、18Ni鋼等已經(jīng)大量應(yīng) 用于航空航天飛行器的重要部件，其強(qiáng)度級(jí)別在1600MPa以上，斷裂韌性Kre在SOMPa · m1/2 以上。但是其耐腐蝕性能，特別是耐海洋環(huán)境腐蝕性能較差，不能滿足海水等腐蝕介質(zhì)環(huán)境 下構(gòu)件用鋼的要求。因此，從現(xiàn)有的不銹鋼中尋找可能成為候選鋼種的材料，或者進(jìn)行新型 不銹鋼鋼種的開發(fā)尤為重要。馬氏體時(shí)效不銹鋼是不銹鋼中強(qiáng)度級(jí)別最高的一種，因此其 成為研究開發(fā)的熱點(diǎn)。國(guó)內(nèi)外典型馬氏體時(shí)效不銹鋼的化學(xué)成分如表1所示，可以看出，為 保證較好的強(qiáng)韌性配合，這些材料的碳含量均在0. 05wt%以下，同時(shí)還添加適量的Cr、Ni、 Co、Mo等重要合金元素，以保證它的綜合性能指標(biāo)。有些鋼中也添加了 Ti、Al、Cu、Si、Nb等 微量元素，以起到強(qiáng)化和耐腐蝕等作用。表2列出了表1中所列鋼種的基本力學(xué)性能，不難 看出馬氏體時(shí)效不銹鋼的強(qiáng)度普遍偏低，當(dāng)強(qiáng)度較高時(shí)，延伸率則嚴(yán)重不足。在航空航天領(lǐng) 域，目前應(yīng)用最廣泛的馬氏體時(shí)效不銹鋼包括17-4PH、15-5PH和13_8Mo等。這些材料在經(jīng) 過450 500°C的時(shí)效處理后，可以獲得良好的抗應(yīng)力腐蝕性能以及較高的抗拉強(qiáng)度，但是 其最高強(qiáng)度也僅達(dá)到1500MPa。而一些強(qiáng)度達(dá)到2000MPa的馬氏體時(shí)效不銹鋼，如美國(guó)用于 C5A以及C17等運(yùn)輸機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)裝備材料上的AFC-77，其韌性很低，僅為20MPa ·πΓ。由此可 見，如何兼顧強(qiáng)度韌性以及耐腐蝕性能，以使材料滿足不斷發(fā)展對(duì)其綜合性能指標(biāo)的更高 要求，是冶金和材料工作者改進(jìn)現(xiàn)有鋼種和設(shè)計(jì)新材料所面臨的主要問題。因此，為了發(fā)展 我國(guó)的航空航天等重要領(lǐng)域，需自行研制能具有高強(qiáng)度高韌性同時(shí)兼具高耐腐蝕性能的新 型馬氏體時(shí)效不銹鋼。表1國(guó)內(nèi)外典型馬氏體時(shí)效不銹鋼的化學(xué)成分
權(quán)利要求
一種形變誘發(fā)馬氏體時(shí)效不銹鋼，其特征在于，其合金成分及重量百分比為Cr11.0～13.0％；Ni11.0～14.0％；Ti1.5～2.1％；Mo0.1～1.0％；Cu0.5～2.0％；Co1.5～2.2％；Mn0.5～1.5％；Si0.1～1.0％；Al1.0～2.0％；Nb＜0.01％；C＜0.01％；N＜0.01％；V＜0.01％；Fe余量。
2.一種適合于權(quán)利要求1所述的形變誘發(fā)馬氏體時(shí)效不銹鋼的加工工藝，其特征在 于，按如下步驟進(jìn)行(1)奧氏體單相區(qū)加熱鍛造，鍛壓比為6 9，鍛后空冷至室溫；(2)鍛后熱軋，初軋溫度為1100 1200°C，終軋溫度為800 900°C，軋后空冷至室溫。
3.按照權(quán)利要求2所述的低碳馬氏體時(shí)效不銹鋼的加工工藝，其特征在于，所述步驟 (2)中，熱軋累積壓下量達(dá)到80% 90%。
4.按照權(quán)利要求2所述的低碳馬氏體時(shí)效不銹鋼的加工工藝，其特征在于，所述步驟 (2)熱軋過程中，每道次壓下量為5 13 %。
5.按照權(quán)利要求2所述的低碳馬氏體時(shí)效不銹鋼的加工工藝，其特征在于，熱軋后材 料的基體組織為奧氏體組織，再通過冷軋，使材料的變形量在40% 60%之間，從而獲得 具有馬氏體基體的材料。
6.按照權(quán)利要求5所述的低碳馬氏體時(shí)效不銹鋼的加工工藝，其特征在于，冷軋后，按 如下步驟進(jìn)行熱處理(1)1100 1150°C保溫1 3h固溶處理，油淬至室溫；(2)450 550°C保溫6min 24h時(shí)效處理，空冷至室溫。
全文摘要
本發(fā)明屬于鐵鎳基馬氏體沉淀硬化型合金領(lǐng)域，具體涉及到一種具有高強(qiáng)高韌和高耐腐蝕性能的形變誘發(fā)馬氏體時(shí)效不銹鋼及其加工工藝，它是主要應(yīng)用于航空、航天、機(jī)械制造、原子能等重要領(lǐng)域的新型材料。鋼的成分范圍(重量百分比)是，Cr11.0～13.0％；Ni11.0～14.0％；Ti1.5～2.1％；Mo0.1～1.0％；Cu0.5～2.0％；Co1.5～2.2％；Mn0.5～1.5％；Si0.1～1.0％；Al1.0～2.0％；Nb＜0.01％；C＜0.01％；N＜0.01％；V＜0.01％；Fe余量。加工工藝(1)奧氏體單相區(qū)加熱鍛造，鍛壓比為6～9，鍛后空冷至室溫；(2)鍛后熱軋，初軋溫度為1100～1200℃，終軋溫度為800～900℃，軋后空冷至室溫。本發(fā)明通過形變誘發(fā)馬氏體相變獲得具有高位錯(cuò)密度的馬氏體基體，同時(shí)通過添加Ni、Ti、Mo、Cu等析出強(qiáng)化元素的適當(dāng)搭配，獲得高的強(qiáng)度、韌性以及耐腐蝕性能。
文檔編號(hào)C21D8/00GK101994066SQ20091001344
公開日2011年3月30日 申請(qǐng)日期2009年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月27日
發(fā)明者嚴(yán)偉, 單以銀, 楊柯, 王威 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院金屬研究所