一种提高超级马氏体不锈钢低温韧性的热处理方法技术

本发明专利技术涉及一种提高超级马氏体不锈钢低温韧性的热处理方法，将超级马氏体不锈钢进行高温保温奥氏体化与淬火冷却后，再采用两次回火处理，即完成。与现有技术相比，本发明专利技术可以有效调控回火过程形成的逆转变奥氏体中合金元素的富集程度，大幅提升其热稳定性，使材料拥有优异的低温韧性。采用本发明专利技术对超级马氏体不锈钢进行热处理后，室温下材料的冲击韧性≥140J/cm2，且液氮温度下冲击韧性≥80J/cm2，相较于室温的韧性损失小于50％，可用于制造服役于高空、深海等低温环境的海空装备部件。深海等低温环境的海空装备部件。深海等低温环境的海空装备部件。

【技术实现步骤摘要】
一种提高超级马氏体不锈钢低温韧性的热处理方法


[0001]本专利技术属于钢铁材料热处理
，涉及一种提高超级马氏体不锈钢低温韧性的热处理方法。

技术介绍

[0002]相较于传统的马氏体不锈钢，大幅度降低碳含量，并添加Ni和Mo等合金元素来调控性能的超级马氏体不锈钢在保有高强度与耐蚀性的同时，还具备了优秀的焊接性与热加工能力，在石油天然气领域以及海空装备上具有广泛的应用前景。
[0003]超级马氏体不锈钢常规的热处理工艺采用淬火+单道次回火，中国专利CN202011397712.3公开了一种提高0Cr16Ni5Mo1马氏体不锈钢韧塑性的热处理方法，该方法为：将0Cr16Ni5Mo1马氏体不锈钢在高温下进行保温处理后，淬火至温度低于50℃，之后置于冰水混合物中进行冷处理，再进行回火。该专利的热处理方法仅仅只限于改善室温性能满足常见使用需求，仍有较大的提升空间。对于工况复杂，服役环境与温度多变的海空装备部件，低温韧性是一个重要考量指标，以传统单道次回火得到的性能此时已无法满足其需要，导致应用受到限制，因此需针对此开展进一步的热处理工艺优化。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的就是为了提供一种提高超级马氏体不锈钢低温韧性的热处理方法，通过两道回火来调控回火过程形成的逆转变奥氏体中合金元素的富集程度，大幅提升其热稳定性，从而使材料拥有优异的低温韧性。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0006]一种提高超级马氏体不锈钢低温韧性的热处理方法，将超级马氏体不锈钢进行高温保温奥氏体化与淬火冷却后，再采用两次回火处理，即完成。
[0007]进一步的，两次回火处理过程中，第一次回火的温度为660℃～700℃，第二次回火的温度为500～560℃。
[0008]更进一步的，两次回火保温时间均为60～90min。
[0009]进一步的，高温保温奥氏体化过程的具体工艺条件为：温度为1000
‑
1100℃，时间为60
‑
120min。
[0010]进一步的，淬火冷却过程具体为：将奥氏体化处理后的超级马氏体不锈钢置于淬火油中进行淬火，当淬火至低于50℃时，取出超级马氏体不锈钢放入0
‑
5℃的冰水混合物中保温120
‑
240min。
[0011]更进一步的，淬火油的温度为20～40℃。
[0012]进一步的，两次回火保温时间到达后，超级马氏体不锈钢均取出并在空气中自然冷却至室温。
[0013]进一步的，所述的超级马氏体不锈钢中各元素的质量百分含量为：
[0014]C：≤0.07％，Cr：12.00
‑
17.00％，Ni：3.50
‑
6.00％，Mo：0.70
‑
1.50％，Si：≤
1.00％，Mn：≤1.50％，P：≤0.035％，S：≤0.025％，Cu：≤0.35％，Sn：≤0.03％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
[0015]逆转变奥氏体对马氏体不锈钢的冲击韧性具有显著提升作用，而其热稳定性决定了逆转变奥氏体在冷却时是否能稳定保留而不发生转变。Ni元素可以有效提升逆转变奥氏体的热稳定性，但传统单道次回火工艺得到的逆转变奥氏体中Ni的富集程度仍不够高，不足以使其在极低温度下保持稳定。
[0016]与现有技术相比，本专利技术采用两道次回火的工艺设计，通过第一道高温回火析出碳化物并形成富Ni区作为第二道次回火时逆转变奥氏体形核、生长的点位，促使其中Ni的富集程度显著提升，进而大幅提高逆转变奥氏体的热稳定性，实现液氮温度下的优秀冲击性能，使超级马氏体不锈钢满足海空装备低温环境下的性能要求。
附图说明
[0017]图1为实施例1及对比例1的超级马氏体不锈钢试样液氮温度下冲击断口的扫描电镜照片，其中，(a)为实施例1的室温冲击断口，(b)为实施例1的液氮温度冲击断口，(c)为对比例1的室温冲击断口，(d)为对比例1的液氮温度冲击断口。
具体实施方式
[0018]下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。本实施例以本专利技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。
[0019]以下各实施例中，所采用的材料均为0Cr16Ni5Mo1超级马氏体不锈钢。其余如无特别说明的原料或处理技术，则表明其均为本领域的常规市售原料或常规处理技术。
[0020]实施例1：
[0021]采用块状超级马氏体不锈钢试样进行热处理，具体包括以下步骤：
[0022]1)将空的淬火炉升温至1100℃，待温度稳定后，将试样(即块状超级马氏体不锈钢试样，下同)放入炉中，保温60min；
[0023]2)将保温后的试样取出，放入35℃的快速淬火油中淬火；
[0024]3)当试样温度低于50℃时取出，将其放入0℃左右的冰水混合物中保温120min；
[0025]4)将冷处理后的试样取出，待其回复至室温后放入预先升温至660℃的炉子进行回火，回火时间为60min，之后将试样取出，在空气中自然冷却至室温。
[0026]5)将一次回火并空冷至室温的试样放入预先升温至540℃的炉子进行第二次回火，回火时间为60min，之后将试样取出，在空气中自然冷却至室温。
[0027]实施例2：
[0028]采用块状超级马氏体不锈钢试样进行热处理，具体包括以下步骤：
[0029]1)将空的淬火炉升温至1100℃，待温度稳定后，将试样放入炉中，保温60min；
[0030]2)将保温后的试样取出，放入35℃的快速淬火油中淬火；
[0031]3)当试样温度低于50℃时取出，将其放入0℃左右的冰水混合物中保温120min；
[0032]4)将冷处理后的试样取出，待其回复至室温后放入预先升温至680℃的炉子进行回火，回火时间为60min，之后将试样取出，在空气中自然冷却至室温。
[0033]5)将一次回火并空冷至室温的试样放入预先升温至540℃的炉子进行第二次回火，回火时间为60min，之后将试样取出，在空气中自然冷却至室温。
[0034]实施例3：
[0035]采用块状超级马氏体不锈钢试样进行热处理，具体包括以下步骤：
[0036]1)将空的淬火炉升温至1100℃，待温度稳定后，将试样放入炉中，保温60min；
[0037]2)将保温后的试样取出，放入35℃的快速淬火油中淬火；
[0038]3)当试样温度低于50℃时取出，将其放入0℃左右的冰水混合物中保温120min；
[0039]4)将冷处理后的试样取出，待其回复至室温后放入预先升温至700℃的炉子进行回火，回火时间为60min，之后将试样取出，在空气中自然冷却至室温。
[0040]5)将一次回火并空冷至室温的试样放入预先升温至560℃的炉子进行第二次回火，回火时本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高超级马氏体不锈钢低温韧性的热处理方法，其特征在于，将超级马氏体不锈钢进行高温保温奥氏体化与淬火冷却后，再采用两次回火处理，即完成。2.根据权利要求1所述的一种提高超级马氏体不锈钢低温韧性的热处理方法，其特征在于，两次回火处理过程中，第一次回火的温度为660℃～700℃，第二次回火的温度为500～560℃。3.根据权利要求2所述的一种提高超级马氏体不锈钢低温韧性的热处理方法，其特征在于，第一次回火保温时间为60～90min。4.根据权利要求2所述的一种提高超级马氏体不锈钢低温韧性的热处理方法，其特征在于，第二次回火保温时间为60～90min。5.根据权利要求1所述的一种提高超级马氏体不锈钢低温韧性的热处理方法，其特征在于，高温保温奥氏体化过程的具体工艺条件为：温度为1000
‑
1100℃，时间为60
‑
120min。6.根据权利要求1所述的一种提高超级马氏体不锈钢低温韧性的热处理方法，其特征在于，淬火冷却过程具体为：将奥氏体化处理后的超级马氏体不锈钢置于淬火油中进行淬火，当淬火至低于50℃时，取出超级马...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋逸思，李传维，杨幸运，张浩，韩利战，顾剑锋，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：