CN106086701B - 一种高强度马氏体沉淀硬化型不锈钢材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强度马氏体沉淀硬化型不锈钢材料，属于马氏体不锈钢材料领域，其化学组成，按重量百分比计为：C≤0.05；Cr 12.25~13.25；Ni 7.50~8.50；Mo 2.00~2.50；Al 0.90~1.35，余量Fe；本发明还公开了上述不锈钢材料的制备方法，本发明对于材料的组分进行了改进，成分更简单，仅仅加入适量的Cr、Ni、Mo、Al元素，并采用了新的制备方法，室温性能：抗拉强度Rm≥1560Mpa、屈服强度Rp0.2≥1460Mpa；横向拉伸伸长率A≥10.0％、断面收缩率Z≥45.0％、冲击试验Aku≥39J；纵向拉伸伸长率A≥10.0％、断面收缩率Z≥35.0％、冲击试验Aku≥23J；使得马氏体沉淀硬化型不锈钢材料的性能得到明显改善，满足航空航天材料的需求。

Description

一种高强度马氏体沉淀硬化型不锈钢材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及不锈钢材料，尤其涉及一种高强度马氏体沉淀硬化型不锈钢材料及其制备方法。
背景技术
马氏体沉淀硬化型不锈钢一般是指碳含量低于0.1%，加入铜、钼、钛、铝等元素使之沉淀析出碳化物和金属间化合物而进一步强化的马氏体不锈钢。马氏体沉淀硬化型不锈钢由于其具有较高的强度和韧性，在航空、航天工业起着重要作用。
为了提高马氏体沉淀硬化型不锈钢的强度等性能，本领域进行了大量的研究。专利申请号201310276087.0、专利名称：沉淀硬化型马氏体系不锈钢、汽轮机动叶片和汽轮机，公开了用做汽轮机动叶片的马氏体系不锈钢，其室温力学性能：抗拉强度为1500-1523MPa；夏氏吸收能为40J-85J，虽然其力学性能可以基本满足用做汽轮机动叶片的要求，但是，该马氏体不锈钢材料的组成较为复杂，含有十余种金属元素，成本较高，而且，其强度仍然有很大的提升空间。专利申请号201410717711.0、专利名称：一种稀土型0Cr17Ni4Cu4Nb 马氏体沉淀硬化不锈钢及其制备方法，也公开了一种马氏体不锈钢材料，该专利仍然存在成分较为复杂的问题，其强度和韧性也有待改善。
发明内容
本发明的目的之一，就在于提供一种高强度马氏体沉淀硬化型不锈钢材料，以解决上述问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样的：一种高强度马氏体沉淀硬化型不锈钢材料，其化学组成，按重量百分比计为：
C ≤0.05；Cr 12.25~13.25；Ni 7.50~8.50；Mo 2.00~2.50；Al 0.90~1.35，余量Fe。
作为优选的技术方案：所述材料中，所含的杂质，按质量百分比计：
Si≤0.10 P≤0.010 S≤0.008。
本发明的目的之二，在于提供一种上述材料的制备方法，采用的技术方案为：包括以下步骤：
（1）按组分比例称量原料，进行熔炼，熔炼温度1560~1580℃，调节上述主要元素的含量合格，然后进行浇注成自耗电极；
（2）将步骤（1）所得自耗电极于进行重熔精炼,电渣渣系按重量比：CaF2:Al2O3:CaO:MgO=60:25:10:5，进一步降低杂质元素的含量，使其符合设计要求，制成电渣钢锭；
（3）将步骤（2）所得电渣钢锭加热后锻造制成钢棒。
（4）钢棒锻后空冷至室温；
（5）钢棒表面处理，对成品钢棒表面进行车光处理，消除表面缺陷并使钢棒尺寸、形状、表面质量满足设计要求，制得成品钢棒。
作为优选的技术方案：步骤（2）中，所采用的电力为：电压 56V±2V；电流7500±300A。
作为优选的技术方案：步骤（3）中工艺为：将钢棒加热至1170±10℃保温2~3小时，开始锻造。。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明对于材料的组分进行了改进，成分更简单，仅仅加入适量的Cr、Ni 、Mo、Al元素，并采用了新的制备方法，室温横向性能：抗拉强度Rm≥1560Mpa；屈服强度Rp0.2≥1460Mpa；伸长率A≥10.0％；断面收缩率Z≥45.0％；冲击试验 Aku≥39J；
室温纵向性能：抗拉强度Rm≥1560Mpa；屈服强度Rp0.2≥1460Mpa；伸长率A≥10.0％；断面收缩率Z≥35.0％；冲击试验 Aku≥23J；
使得马氏体沉淀硬化型不锈钢材料的性能得到明显改善，满足航空航天材料的需求。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1-5：
采用不同含量的元素，制得用于汽轮机叶片的耐热钢材料，一共采用了5种不同的配方，各元素的组成见表1，表1中余量为Fe，总计为100%，表1中，均为质量百分含量值；每个实施例中，杂质的含量均为：Si≤0.10 P≤0.010 S≤0.008；
表1 实施例1-5中各种元素的组成
C Cr Ni Mo Al
实施例1 0.050 12.25 7.50 2.00 0.90
实施例2 0.040 13.25 8.50 2.50 1.35
实施例3 0.035 13.05 8.00 2.25 1.15
实施例4 0.020 12.75 7.85 2.15 0.95
实施例5 0.015 12.90 8.25 2.35 1.25
包括步骤：
（1）取所需元素于真空感应炉中熔炼，熔炼温度1560~1580℃；在熔炼过程中调节各元素的含量，使其重量比符合设计要求，控制杂质元素的含量尽量低，溶液浇注成自耗电极；
（2）将自耗电极于电渣炉中重熔精炼，进一步降低杂质元素的含量，使其符合设计要求，重熔成电渣锭，步骤及工艺参数如下：
1. 渣系：CaF2:Al2O3:CaO:MgO=60:25:10:5(%)；渣量36Kg
2. 电力制度：电压 56V±2V；电流7500±300A
（3）将电渣锭加热锻造制成钢棒，步骤及工艺参数如下；
将钢棒加热至1170±10℃保温2~3小时，开始锻造。
（4）钢棒锻后空冷至室温。
（5）钢棒表面处理，对成品钢棒表面进行车光处理，消除表面缺陷并使钢棒尺寸、形状、表面质量满足设计要求，制得成品钢棒；
（6）在成品钢棒上取样检验力学性能，进行对应的力学性能试验；
试样热处理步骤及工艺参数如下：
固溶处理：925±15℃，保温≥0.5h，（水冷+冰水冷却）两小时；
时效处理：510±5℃ 4h，空冷。
实施例6
材料性能测试
将实施例1-5制得的钢棒，进行力学性能检验，包括室温横向拉伸试验、室温纵向拉伸试验，结果分别见表2和表3
表2 室温（25℃）横向拉伸：
参数 抗拉强度Rm 屈服强度RP0.2 伸长率A 断面收缩率Z 冲击功AKU
单位 Mpa N/mm2 ％ ％ J
实施例1结果 1561 1460 10.5 59.0 50
实施例2结果 1562 1463 11.0 59.5 51
实施例3结果 1577 1479 13.5 62.0 57
实施例4结果 1569 1467 12.5 61.0 55
实施例5结果 1565 1465 13.0 60.5 52
表3 室温（25℃）纵向拉伸：
参数 抗拉强度Rm 屈服强度RP0.2 伸长率A 断面收缩率Z 冲击功KVU
单位 Mpa N/mm2 ％ ％ J
实施例1结果 1562 1460 10.5 59.5 36
实施例2结果 1563 1461 11.5 60.0 36
实施例3结果 1591 1468 13.5 64.0 41
实施例4结果 1583 1466 13.0 68.0 39
实施例5结果 1579 1465 12.0 61.5 37
结果表明其具有优异的强度和韧性性能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种高强度马氏体沉淀硬化型不锈钢材料的制备方法，其特征在于：所述高强度马氏体沉淀硬化型不锈钢材料的化学组成，按重量百分比计为：
C≤0.05；Cr 12.25～13.25；Ni 7.50～8.50；Mo 2.00～2.50；Al 0.90～1.35，余量Fe；
其制备方法包括以下步骤：
(1)按组分比例称量原料，进行熔炼，熔炼温度1560～1580℃，调节上述元素的含量合格，然后进行浇注成自耗电极；
(2)将步骤(1)所得自耗电极于进行重熔精炼,电渣渣系按重量比：CaF2:Al2O3:CaO:MgO＝60:25:10:5，进一步降低杂质元素的含量，使其符合设计要求，制成电渣钢锭；
(3)将步骤(2)所得电渣钢锭加热至1160～1180℃保温2～3小时，然后锻造制成钢棒；
(4)钢棒锻后空冷至室温；
(5)钢棒表面处理，对成品钢棒表面进行车光处理，消除表面缺陷并使钢棒尺寸、形状、表面质量满足设计要求，制得成品钢棒。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所采用的电力为：电压56V±2V；电流7500±300A。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述高强度马氏体沉淀硬化型不锈钢材料还含有以下杂质，按质量百分比计：Si≤0.10，P≤0.010，S≤0.008。
4.根据权利要求1-3任一方法制备得到的高强度马氏体沉淀硬化型不锈钢材料。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106521355B (zh) * 2016-11-25 2019-04-12 四川六合锻造股份有限公司 一种双相不锈钢及其制备方法和应用
CN106591735B (zh) * 2016-12-05 2019-04-12 四川六合锻造股份有限公司 一种超级双相不锈钢及其制备方法
CN107598491A (zh) * 2017-09-21 2018-01-19 长乐晶尚设计有限公司 一种高强度桥梁用预制钢架及其制造方法
CN107649835B (zh) * 2017-09-21 2019-04-12 长乐晶尚设计有限公司 一种耐腐蚀桥梁用预制钢架及其制造方法
CN110629116B (zh) * 2019-10-22 2021-09-21 成都先进金属材料产业技术研究院有限公司 0Cr13Ni8Mo2Al不锈钢的真空自耗熔炼方法
CN110565028B (zh) * 2019-10-28 2021-06-29 河南中原特钢装备制造有限公司 含硫马氏体沉淀硬化不锈钢的冶炼方法
CN113774269A (zh) * 2020-06-10 2021-12-10 宝武特种冶金有限公司 一种结构件用超高强度不锈钢棒材及其制备方法
CN112281081A (zh) * 2020-11-03 2021-01-29 中国运载火箭技术研究院 不锈钢材料、螺栓制造方法及螺栓
CN114507817A (zh) * 2022-01-20 2022-05-17 上海材料研究所 超低碳无钴高强耐蚀合金及其制备方法和应用
CN115927973B (zh) * 2023-01-03 2024-03-22 中国原子能科学研究院 一种马氏体不锈钢及其制备方法及应用

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3962743B2 (ja) * 2003-12-08 2007-08-22 三菱重工業株式会社 析出硬化型マルテンサイト鋼及びその製造方法並びにそれを用いたタービン動翼及び蒸気タービン
CN103290229A (zh) * 2013-05-09 2013-09-11 四川六合锻造股份有限公司 X12CrMoWVNbN10-1-1电渣重熔渣系优化方法
CN103374687A (zh) * 2012-04-27 2013-10-30 大同特殊钢株式会社 强度和韧性优异的蒸汽轮机叶片用钢
CN104271787A (zh) * 2012-09-27 2015-01-07 日立金属株式会社 析出强化型马氏体钢及其制造方法
CN105839026A (zh) * 2016-05-21 2016-08-10 四川六合锻造股份有限公司 一种燃气轮机压气机叶片钢材料及其制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3962743B2 (ja) * 2003-12-08 2007-08-22 三菱重工業株式会社 析出硬化型マルテンサイト鋼及びその製造方法並びにそれを用いたタービン動翼及び蒸気タービン
CN103374687A (zh) * 2012-04-27 2013-10-30 大同特殊钢株式会社 强度和韧性优异的蒸汽轮机叶片用钢
CN104271787A (zh) * 2012-09-27 2015-01-07 日立金属株式会社 析出强化型马氏体钢及其制造方法
CN103290229A (zh) * 2013-05-09 2013-09-11 四川六合锻造股份有限公司 X12CrMoWVNbN10-1-1电渣重熔渣系优化方法
CN105839026A (zh) * 2016-05-21 2016-08-10 四川六合锻造股份有限公司 一种燃气轮机压气机叶片钢材料及其制备方法

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