【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及马氏体时效不锈钢，具体涉及一种低温环境用固溶强化型马氏体时效不锈钢及制备方法。
技术介绍
1、马氏体时效不锈钢诞生于上世纪中叶，作为超高强钢的典型代表，其以优异的综合性能在航空航天、清洁能源领域等关键支柱领域大方异彩。大型低温高雷诺数风洞建设是突破我国新一代飞行器试验中实际跨声速需求与风洞试验能力之间“雷诺鸿沟”的关键所在。在低温风洞建设中，液氮环境下服役的支撑结构和试验模型所构成的综合系统是主体和核心，需要在高气动载荷、宽温域（-196℃~25℃）、强瞬态冲击等复杂苛刻工况下长时间安全服役，对马氏体时效不锈钢服役性能提出更高要求。
2、目前，常规风洞的试验模型主要采用30crmnsia、17-4ph等制造而成。由上海机电研究所和中国空气动力研究与发展中心共同承担建设的大型低温高雷诺数风洞则对试验模型材料的性能提出了更为严苛的要求：−196℃下屈服强度≥1250 mpa、v型缺口冲击功≥70j，疲劳强度≥700mpa。现有风洞支撑结构的主要材料是苏联为航空发动机研发的s03马氏体时效不锈钢（022cr12ni10moti）, 现阶段s03钢室温和−196℃的屈服强度可分别达950mpa和1250 mpa，v型缺口冲击功和疲劳强度未达到指标要求。
3、由此可见，如何在保证材料耐蚀性的基础上，提高材料的低温性能以满足大型先进低温工程的实际需求是马氏体时效不锈钢研究热点。因此，研发新型高低温强韧性匹配、特别是具有优异低温疲劳性能的马氏体时效不锈钢迫在眉睫。
技术实现思路
1、针对上述
技术介绍
中存在的问题，本专利技术提供了一种低温环境用固溶强化型马氏体时效不锈钢及制备方法，通过优化马氏体时效不锈钢的化学成分，在cr、ni不锈钢的基础上添加co、mo等合金化元素提高固溶强化效果，同时通过ti的去除以及si元素的添加，降低析出相ni3ti、laves相等的形成速率，配合合适的热处理工艺，在材料中形成纳米级逆转变奥氏体，使固溶强化型马氏体时效不锈钢的强韧性特别是77k下冲击韧性和疲劳性能显著提升，改善了马氏体时效不锈钢的综合性能。
2、具体的，本专利技术第一方面提供了一种低温环境用固溶强化型马氏体时效不锈钢，按重量百分比计，所述不锈钢由以下成分元素组成，cr=10~12%，ni=8~10%，co=6~7%，mo=3~4%，si=0.2~0.3%，mn=0.15~0.3%，余量为fe和不可避免的杂质。
3、作为本专利技术的进一步说明，在所述不锈钢中，按照重量百分比，c<0.023%，s<0.0029%，p<0.0021%。
4、作为本专利技术的进一步说明，按重量百分比计，所述不锈钢由以下成分元素组成，cr=10.75%，ni=8.09%，co=6.64%，mo=2.99%，si=0.26%，mn=0.21%，余量为fe和不可避免的杂质。
5、本专利技术第二方面提供一种上述中任一项所述的低温环境用固溶强化型马氏体时效不锈钢的制备方法，包括下述步骤：
6、步骤1：按照上述中任一项所述的各元素的重量百分比，选取金属cr、co、mo、ni、mn、si，其余为纯铁和不可避免的杂质；
7、步骤2：将步骤1所得各金属元素进行真空感应熔炼，然后进行真空自耗重熔，得到铸坯；
8、步骤3：将步骤2得到的铸坯进行高温均质化处理，得到均质化铸坯；
9、步骤4：将步骤3所得均质化铸坯进行轧制处理，得到板坯；
10、步骤5：将步骤4所得板坯进行固溶及时效处理，得到马氏体时效不锈钢。
11、作为本专利技术的进一步说明，在步骤2中，所述采用真空感应熔炼炉熔炼，全程真空度≤0.1pa，精炼温度1660~1700mpa，精炼时间≥1h，搅拌时间≥20min。
12、作为本专利技术的进一步说明，在步骤2的真空自耗重熔过程中，炉内真空全程≤0.01pa，重熔速率保持在150~300kg/h。
13、作为本专利技术的进一步说明，所述高温均质化处理过程，具体为：
14、在空气中加热，加热方式为随炉加热，升温速率为100~150℃/h，在1200~1300℃保温2~4h后水冷至室温。
15、作为本专利技术的进一步说明，所述轧制处理过程，具体为：
16、将所述均质化铸坯加热到1200℃，初轧温度 t=1100~1150℃、终轧温度 t≥1050℃，轧制压下量≥80%。
17、作为本专利技术的进一步说明，所述固溶处理采用循环固溶处理，具体为：
18、按照5~10℃/min的加热速率将所述板坯加热到750~800℃，保温0.5h后出水冷至室温，然后循环4次上述固溶处理过程。
19、作为本专利技术的进一步说明，所述时效处理采用双步处理，具体为：
20、第一次时效处理温度为540~580℃，时效时间为20~30min，空冷至室温，第二次时效处理的温度为480~520℃，时效时间为40~50min，空冷至室温。
21、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
22、本专利技术提供的低温环境用固溶强化型马氏体时效不锈钢合金设计理念主要是以固溶强化代替析出强化，在保证高强度的同时，避免析出相作为裂纹源损伤材料的低温韧性和低温疲劳性能。其主要包括采用ti的去除避免高密度ni3ti金属间化合物析出相生成，si、mo等元素的添加降低laves析出相的析出速率，同时co、mo元素的添加提高材料的固溶强化量，保证材料的高强度。
23、本专利技术更适用于大型铸锻件的工业化生产，co、mo等元素添加可确保大型铸锻件的淬透性和稳定性，ti的去除避免了大型tin、tic等夹杂物的生成造成低温力学性能的不稳定。
24、本专利技术中马氏体时效不锈钢的制备工艺简单，热处理工艺窗口宽，工艺可控性强，低温冲击性能及疲劳性能优异。
25、本专利技术中马氏体时效不锈钢在低温风洞、海洋、能源等领域具有广泛的应用前景。
26、本技术方案的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本技术方案而了解。本技术方案的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
27、下面通过附图和实施例，对本技术方案的技术方案做进一步的详细描述。
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1.一种低温环境用固溶强化型马氏体时效不锈钢，其特征在于，按重量百分比计，所述不锈钢由以下成分元素组成，Cr=10~12%，Ni=8~10%，Co=6~7%，Mo=3~4%，Si=0.2~0.3%，Mn=0.15~0.3%，余量为Fe和不可避免的杂质。
2.如权利要求1所述的低温环境用固溶强化型马氏体时效不锈钢，其特征在于，在所述不锈钢中，按照重量百分比，C<0.023%，S<0.0029%，P<0.0021%。
3.如权利要求1所述的低温环境用固溶强化型马氏体时效不锈钢，其特征在于，按重量百分比计，所述不锈钢由以下成分元素组成，Cr=10.75%，Ni=8.09%，Co=6.64%，Mo=2.99%，Si=0.26%，Mn=0.21%，余量为Fe和不可避免的杂质。
4.一种权利要求1-3中任一项所述的低温环境用固溶强化型马氏体时效不锈钢的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：
5.如权利要求3所述的低温环境用固溶强化型马氏体时效不锈钢的制备方法，其特征在于，在步骤2中，所述采用真空感应熔炼炉熔炼，全程真空度≤0.1
6.如权利要求3所述的低温环境用固溶强化型马氏体时效不锈钢的制备方法，其特征在于，在步骤2的真空自耗重熔过程中，炉内真空全程≤0.01Pa，重熔速率保持在150~300kg/h。
7.如权利要求3所述的低温环境用固溶强化型马氏体时效不锈钢的制备方法，其特征在于，所述高温均质化处理过程，具体为：
8.如权利要求3所述的低温环境用固溶强化型马氏体时效不锈钢的制备方法，其特征在于，所述轧制处理过程，具体为：
9.如权利要求3所述的低温环境用固溶强化型马氏体时效不锈钢的制备方法，其特征在于，所述固溶处理采用循环固溶处理，具体为：
10.如权利要求3所述的低温环境用固溶强化型马氏体时效不锈钢的制备方法，其特征在于，所述时效处理采用双步处理，具体为：
...【技术特征摘要】
1.一种低温环境用固溶强化型马氏体时效不锈钢，其特征在于，按重量百分比计，所述不锈钢由以下成分元素组成，cr=10~12%，ni=8~10%，co=6~7%，mo=3~4%，si=0.2~0.3%，mn=0.15~0.3%，余量为fe和不可避免的杂质。
2.如权利要求1所述的低温环境用固溶强化型马氏体时效不锈钢，其特征在于，在所述不锈钢中，按照重量百分比，c<0.023%，s<0.0029%，p<0.0021%。
3.如权利要求1所述的低温环境用固溶强化型马氏体时效不锈钢，其特征在于，按重量百分比计，所述不锈钢由以下成分元素组成，cr=10.75%，ni=8.09%，co=6.64%，mo=2.99%，si=0.26%，mn=0.21%，余量为fe和不可避免的杂质。
4.一种权利要求1-3中任一项所述的低温环境用固溶强化型马氏体时效不锈钢的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：
5.如权利要求3所述的低温环境用固溶...
【专利技术属性】
技术研发人员：李小琳，杨佳伟，赵利媛，陈淑敏，花珂，邓想涛，林红娇，王海丰，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：
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