沉淀硬化不銹鋼高強韌非等溫?zé)崽幚矸椒?br> 【專利摘要】沉淀硬化不銹鋼高強韌非等溫?zé)崽幚矸椒?，它涉及沉淀硬化不銹鋼熱處理方法。本發(fā)明的目的要解決傳統(tǒng)熱處理工藝不能充分發(fā)揮高沉淀硬化不銹鋼良好的綜合力學(xué)性能的問題。方法：一、首先對沉淀硬化不銹鋼進行非等溫固溶處理；二、然后對沉淀硬化不銹鋼進行深冷處理；三、最后對沉淀硬化不銹鋼進行時效處理，即完成沉淀硬化不銹鋼高強韌非等溫?zé)崽幚?。?yōu)點：抗拉強度達(dá)到1580MPa～1605MPa，屈服強度達(dá)到1370MPa～1470MPa，延伸率為21％～25％，斷面收縮率為58％～65％。本發(fā)明主要用于對沉淀硬化不銹鋼高強韌非等溫?zé)崽幚怼?br> 【專利說明】沉淀硬化不銹鋼高強韌非等溫?zé)崽幚矸椒?br>
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及沉淀硬化不銹鋼熱處理方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 沉淀硬化不銹鋼是為了適應(yīng)航空和航天事業(yè)的發(fā)展需求，在四、五十年代發(fā)展起 來的一類高強鋼，它是一種Fe-Cr-Ni合金，通過加入Nb、Mo、Al、V、N等元素，時效處理時析 出沉淀強化相，提高合金的強度和韌性，使綜合性能穩(wěn)定，常被用作航空航天系統(tǒng)中的起落 架接頭、連接機翼的螺栓、發(fā)動機風(fēng)扇軸等關(guān)鍵的承力零部件。沉淀硬化不銹鋼中合金元素 含量較高，一般在20 %?30 %，合金兀素中Cr的含量最高，是最重要的合金兀素，主要提 高鋼的耐腐蝕性能；Ni通常是配合Cr元素發(fā)揮作用，改變不銹鋼的組織，使其加工性能、力 學(xué)性能和耐腐蝕性能得到較大程度的改善，再根據(jù)不同的工程需求加入相應(yīng)的其他合金元 素，獲得相應(yīng)的綜合性能。目前，沉淀硬化不銹鋼的常用熱處理工藝主要為固溶處理+時效 處理。
[0003] 沉淀硬化不銹鋼經(jīng)過固溶處理和時效處理后，可以獲得較好的強度和塑性，一般 抗拉強度可達(dá)147010^，屈服強度為127010^左右，延伸率為19%左右，斷面收縮率通常在 55%?60%之間。理論上，對于具有沉淀析出行為的材料，可以通過控制析出相的種類、形 貌、大小以及分布情況等，調(diào)節(jié)其綜合性能。由于航空航天事業(yè)的進一步發(fā)展，對于要求高 載荷、高的綜合力學(xué)性能的承力構(gòu)件來說，這種綜合性能有待進一步提高。因此傳統(tǒng)熱處理 工藝不能充分發(fā)揮高沉淀硬化不銹鋼良好的綜合力學(xué)性能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的要解決傳統(tǒng)熱處理工藝不能充分發(fā)揮高沉淀硬化不銹鋼良好的綜 合力學(xué)性能的問題，而提供一種沉淀硬化不銹鋼高強韌非等溫?zé)崽幚矸椒ā?br> [0005] 沉淀硬化不銹鋼高強韌非等溫?zé)崽幚矸椒?，具體是按以下步驟完成的：
[0006] 一、非等溫固溶處理：以升溫速率為2°C /min?5°C /min將沉淀硬化不銹鋼從室 溫升溫至1070°C?1085°C，然后以降溫速率為0. 5°C /min?1. 5°C /min非等溫固溶處理 60min，然后空冷或風(fēng)冷至室溫，得到非等溫固溶處理后沉淀硬化不銹鋼；
[0007] 二、深冷處理：對步驟一中得到的非等溫固溶處理后沉淀硬化不銹鋼進行深冷處 理，在溫度為-70°C下深冷處理120min，得到深冷處理后沉淀硬化不銹鋼；
[0008] 三、時效處理：以升溫速率為2°C /min?5°C /min將深冷處理后沉淀硬化不銹鋼 升溫至500°C?540°C，然后在溫度為500°C?540°C下以降溫速率為1. 0°C /min進行時效 處理120min，即完成沉淀硬化不銹鋼高強韌非等溫?zé)崽幚怼?br> [0009] 步驟一中所述的沉淀硬化不銹鋼為lCrl5Ni4Mo3N鋼。
[0010] 本發(fā)明優(yōu)點：本發(fā)明處理后的沉淀硬化不銹鋼的抗拉強度達(dá)到1580MPa? 1605MPa，屈服強度達(dá)到1370MPa?1470MPa，延伸率為21%?25%，斷面收縮率為58%? 65%，與常規(guī)熱處理工藝獲得的沉淀硬化不銹鋼的抗拉強度1470MPa，屈服強度1270MPa， 延伸率為19%，斷面收縮率通常在58%比較，抗拉強度提高120MPa左右，屈服強度提高 100?200MPa，延伸率提高5%左右。經(jīng)本發(fā)明非等溫?zé)崽幚矸椒ㄌ幚砗蟪恋碛不讳P鋼的 綜合力學(xué)性能比傳統(tǒng)熱處理工藝顯著提高，同時本熱處理方法適用于不同成分的沉淀硬化 系列合金鋼的熱處理，獲得優(yōu)異的綜合力學(xué)性能以滿足不同的需求。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011] 圖1為試驗一步驟一處理后lCrl5Ni4M〇3N鋼的金相組織照片；
[0012] 圖2為試驗一步驟二處理后lCrl5Ni4M〇3N鋼的金相組織照片；
[0013] 圖3為試驗一時效處理后lCrl5Ni4M〇3N鋼的金相組織照片。

【具體實施方式】
[0014] 本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉【具體實施方式】，還包括各【具體實施方式】間的 任意組合。

【具體實施方式】 [0015] 一：是沉淀硬化不銹鋼高強韌非等溫?zé)崽幚矸椒?，?體是按以下步驟完成的：
[0016] 一、非等溫固溶處理：以升溫速率為2°C /min?5°C /min將沉淀硬化不銹鋼從室 溫升溫至1070°C?1085°C，然后以降溫速率為0. 5°C /min?1. 5°C /min非等溫固溶處理 60min，然后空冷或風(fēng)冷至室溫，得到非等溫固溶處理后沉淀硬化不銹鋼；
[0017] 二、深冷處理：對步驟一中得到的非等溫固溶處理后沉淀硬化不銹鋼進行深冷處 理，在溫度為-70°C下深冷處理120min，得到深冷處理后沉淀硬化不銹鋼；
[0018] 三、時效處理：以升溫速率為2°C /min?5°C /min將深冷處理后沉淀硬化不銹鋼 升溫至500°C?540°C，然后在溫度為500°C?540°C下以降溫速率為1. 0°C /min進行時效 處理120min，即完成沉淀硬化不銹鋼高強韌非等溫?zé)崽幚怼?br> [0019] 本實施方式的沉淀硬化不銹鋼的非等溫固溶處理溫度起始點比常規(guī)固溶處理溫 度高0?20°C，非等溫時效處理溫度起始點比常規(guī)時效處理溫度高10?40°C，針對某一特 定的沉淀硬化不銹鋼的常規(guī)固溶和時效處理溫度是固定的，且本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)公知常 識很簡單的就能夠獲得某沉淀硬化不銹鋼的常規(guī)固溶和時效處理溫度。
[0020] 本實施方式將沉淀硬化不銹鋼快速升溫到常規(guī)固溶處理溫度以上0?20°C之間， 之后以0. 5°C /min、1. 0°C /min和1. 5°C /min的降溫速率非等溫固溶處理，在保證一定的晶 粒度的基礎(chǔ)上使合金元素充分固溶，處理時間60min，空冷或風(fēng)冷至室溫。將經(jīng)等溫固溶處 理后沉淀硬化不銹鋼在12h內(nèi)進行深冷處理，在溫度為-70°C下深冷120min，使殘余奧氏體 充分轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。最后進行時效處理，將深冷處理后沉淀硬化不銹鋼快速加熱至常規(guī)時 效溫度以上10?40°C之間，隨后以1°C /min的速率降溫時效處理120min，析出沉淀硬化 相。
[0021] 本實施方式處理后的沉淀硬化不銹鋼的抗拉強度達(dá)到1580MPa?1605MPa，屈服 強度達(dá)到1370MPa?1470MPa，延伸率為21 %?25 %，斷面收縮率為58 %?65 %，與常規(guī)熱 處理工藝獲得的沉淀硬化不銹鋼的抗拉強度1470MPa，屈服強度1270MPa，延伸率為19%， 斷面收縮率通常在58%比較，抗拉強度提高120MPa左右，屈服強度提高100?200MPa，延 伸率提高5%左右。經(jīng)本實施方式非等溫?zé)崽幚矸椒ㄌ幚砗蟪恋碛不讳P鋼的綜合力學(xué)性 能比傳統(tǒng)熱處理工藝顯著提高，同時本熱處理方法適用于不同成分的沉淀硬化系列合金鋼 的熱處理，獲得優(yōu)異的綜合力學(xué)性能以滿足不同的需求。
[0022] 本實施方式所述的沉淀硬化不銹鋼具體成份如表1所示。
[0023] 表1沉淀硬化不銹鋼的成份（Wt. % )
[0024]

【權(quán)利要求】
1. 沉淀硬化不銹鋼高強韌非等溫?zé)崽幚矸椒ǎ涮卣髟谟诔恋碛不讳P鋼高強韌非等 溫?zé)崽幚矸椒ㄊ前匆韵虏襟E完成的： 一、 非等溫固溶處理：以升溫速率為2°c /min?5°C /min將沉淀硬化不銹鋼從室溫升 溫至1070°C?1085°C，然后以降溫速率為0. 5°C/min?1. 5°C/min非等溫固溶處理60min， 然后空冷或風(fēng)冷至室溫，得到非等溫固溶處理后沉淀硬化不銹鋼； 二、 深冷處理：對步驟一中得到的非等溫固溶處理后沉淀硬化不銹鋼進行深冷處理，在 溫度為-70°C下深冷處理120min，得到深冷處理后沉淀硬化不銹鋼； 三、 時效處理：以升溫速率為2°C /min?5°C /min將深冷處理后沉淀硬化不銹鋼升溫 至500°C?540°C，然后在溫度為500°C?540°C下以降溫速率為1. 0°C /min進行時效處理 120min，即完成沉淀硬化不銹鋼高強韌非等溫?zé)崽幚怼?br> 2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的沉淀硬化不銹鋼高強韌非等溫?zé)崽幚矸椒?，其特征在于步驟 一中所述的沉淀硬化不銹鋼為lCrl5Ni4Mo3N鋼。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的沉淀硬化不銹鋼高強韌非等溫?zé)崽幚矸椒?，其特征在于步驟 一中以升溫速率為2°C /min?5°C /min將沉淀硬化不銹鋼從室溫升溫至1070°C，然后以降 溫速率為0. 5°C /min?1. 5°C /min非等溫固溶處理60min，然后空冷或風(fēng)冷至室溫，得到非 等溫固溶處理后沉淀硬化不銹鋼。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的沉淀硬化不銹鋼高強韌非等溫?zé)崽幚矸椒?，其特征在于步驟 一中以升溫速率為2°C /min?5°C /min將沉淀硬化不銹鋼從室溫升溫至1085°C，然后以降 溫速率為0. 5°C /min?1. 5°C /min非等溫固溶處理60min，然后空冷或風(fēng)冷至室溫，得到非 等溫固溶處理后沉淀硬化不銹鋼。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的沉淀硬化不銹鋼高強韌非等溫?zé)崽幚矸椒?，其特征在于步驟 三中以升溫速率為2°C /min?5°C /min將深冷處理后沉淀硬化不銹鋼升溫至500°C，然后 在溫度為500°C下以降溫速率為1. 0°C /min進行時效處理120min，即完成沉淀硬化不銹鋼 高強韌非等溫?zé)崽幚怼?br> 【文檔編號】C21D6/02GK104099455SQ201410386939
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年8月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月7日
【發(fā)明者】劉勇, 呂秀翁, 朱景川, 來忠紅, 任建偉 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)