CN106319164A - 一种马氏体不锈钢的热处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于提供一种新型马氏体不锈钢2Cr14NiRE的热处理方法，具体为，淬火：920～980℃保温30‑80min后油冷至室温；回火：220～300℃或600～650℃保温50‑80min空冷。采用该方法处理过的2Cr14NiRE不锈钢具有更好的力学性能。
Description
技术领域
本发明属于合金领域，特别提供一种马氏体不锈钢2Cr14NiRE的热处理方法。
背景技术
2Cr13马氏体不锈钢由于具有优良的耐腐蚀性能且价格相对较低，应用较广。但随着工业的发展，特别是一些高腐蚀环境下，容易出现锈斑，所以对材料提出了更高的要求。因此在该背景下，研究各合金元素，特别是Ni，Mo，稀土等元素含量对2Cr13钢性能的影响显得尤为重要。
一般不锈钢结构件，常采用淬火+高温回火(调质)处理，以获得良好的综合机械性能。
(1)淬火：2Cr13马氏体不锈钢在950℃～1150℃温度得到单相奥氏体组织，淬火后能获得马氏体组织+极少量的残余奥氏体。
淬火温度的选择：按常规工艺，合金钢的淬火加热温度常选用Ac1(或Ac3)+(50～100℃)。2Cr13马氏体不锈钢的Ac1温度为820℃，Ac3温度为950℃。由于2Cr13马氏体不锈钢的含碳量较高，若淬火温度太低，则耗时太长，不但造成很大的能源浪费，而且增加了不锈钢氧化和脱碳倾向，并且将会有Cr的复杂碳化物沿晶界析出或造成杂质元素P、Si的偏聚，容易导致材料发生晶间腐蚀，不仅影响钢的耐腐蚀性能，而且影响钢的强度及硬度。如果温度选择太高，则在高温下晶界具有流体的性质，容易导致晶粒快速长大而造成晶粒粗化，导致不锈钢力学性能下降。因此，2Cr13马氏体不锈钢的淬火温度以1000～1050℃较适宜。
(2)回火：为了降低淬火钢的脆性，减少或消除内应力，使组织趋于稳定并获得所需要的性能，淬火后的马氏体不锈钢通常采用回火处理。
回火温度的选择：低温回火的回火温度为200～370℃。当要求最大的硬度时，可对工件进行低温回火，同时可以消除淬火过程中所形成的内应力。高温回火的回火温度为600～750℃。高温回火的目的是获得高的强度、塑性与冲击韧性，以及较好的耐腐蚀性能。然而，在高低两种回火温度间的370～600℃温度范围内进行回火，不仅使钢的韧性急剧降低，同时也将严重损害钢的耐蚀性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种马氏体不锈钢2Cr14NiRE的热处理方法，采用该方法处理过的2Cr14NiRE不锈钢具有更好的力学性能以及更优良的耐腐蚀性能。
本发明技术方案为：
马氏体不锈钢2Cr14NiRE的热处理制度：淬火：920～980℃保温30-80min后油冷至室温；回火：220～300℃、600～650℃保温50-80min空冷。优选为：950℃保温30min后油冷至室温，220～300℃保温60min空冷；或950℃保温30min后油冷至室温，600～650℃保温60min空冷。经过回火热处理后的马氏体不锈钢2Cr14NiRE，其屈服强度达到1200MPa以上，抗拉强度在1500MPa左右。
本发明所述马氏体不锈钢2Cr14NiRE的组成以及质量百分比为：C：0.16～0.25％、Si：≤1.00％、Mn：≤1.00％、Cr：13.00～15.00％、Ni：0.60～1.30％、RE：0.06～0.14％、S：≤0.010％、P：≤0.030％、Fe余量。
其优选的组成以及质量百分比为：C：0.18～0.23％、Si：≤1.00％、Mn：≤1.00％、Cr：13.00～14.00％、Ni：0.80～1.00％、RE：0.06～0.12％、S：≤0.010％、P：≤0.030％、Fe余量。
本发明所述马氏体不锈钢的组成中Ni、RE元素总含量优选为0.8～1.15％，在此范围内马氏体不锈钢具有更好的力学性能。
附图说明
图1实施例1回火温度对屈服强度和抗拉强度的影响。
图2实施例1回火温度对延伸和面缩的影响。
图3实施例1回火温度对冲击的影响。
图4实施例1回火温度对HRC的影响。
图5实施例1金相图片(220℃)。
图6实施例1金相图片(300℃)。
图7实施例1金相图片(570℃)。
图8实施例1金相图片(650℃)。
图9实施例1金相图片(700℃)。
图10实施例2回火温度对屈服强度和抗拉强度的影响。
图11实施例2回火温度对延伸和面缩的影响。
图12实施例2回火温度对冲击的影响。
图13实施例2回火温度对HRC的影响。
图14实施例3回火温度对屈服强度和抗拉强度的影响。
图15实施例3回火温度对延伸和面缩的影响。
图16实施例3回火温度对冲击的影响。
图17实施例3回火温度对HRC的影响。
具体实施方式
试样合金成分见表1：
表1试样合金成分配比(wt％)
| 试样 | C | Si | Mn | Cr | Ni | RE | S | P |
| 1 | 0.20 | 0.27 | 0.38 | 14.13 | 1.05 | 0.11 | 0.008 | 0.011 |
| 2 | 0.17 | 0.18 | 0.31 | 13.45 | 0.82 | 0.08 | 0.007 | 0.013 |
| 3 | 0.23 | 0.20 | 0.35 | 14.58 | 1.38 | 0.12 | 0.006 | 0.010 |
| 4 | 0.19 | 0.15 | 0.29 | 13.12 | 1.00 | 0.12 | 0.005 | 0.009 |
| 5 | 0.18 | 0.23 | 0.37 | 13.58 | 0.82 | 0.09 | 0.008 | 0.012 |
| 6 | 0.25 | 0.30 | 0.26 | 13.91 | 0.95 | 0.08 | 0.009 | 0.011 |
| 7 | 0.21 | 0.26 | 0.31 | 14.65 | 0.83 | 0.13 | 0.008 | 0.013 |
| 8 | 0.23 | 0.24 | -- | 14.26 | 0.91 | 0.07 | 0.006 | 0.008 |
| 9 | 0.19 | -- | 0.42 | 13.89 | 1.36 | 0.10 | 0.006 | 0.010 |
实施例1
取试样1合金成分进行力学性能测试，在锻后的棒材上取两支M10拉伸试样，两支10×10×55冲击试样，进行热处理实验，测试结果见表2。
热处理制度为950℃±10℃保温30分钟后油冷至室温，220℃、300℃、570℃、650℃、700℃各保温60分钟空冷。
表2试样1热处理后性能测试结果
从实验结果可以看出，试样1的屈服强度、抗拉强度、HRC均随回火温度的升高而下降，延伸、面缩和冲击随温度升高成上升趋势，在300℃—600℃中温回火时略有下降。
实施例2
取试样2合金成分进行力学性能测试，其它与实施例1相同，测试结果见表3。
表3试样2热处理后性能测试结果
实施例3
取试样3合金成分进行力学性能测试，其它与实施例1相同，测试结果见表4。
表4试样3热处理后性能测试结果
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种马氏体不锈钢的热处理方法，其特征在于，热处理制度为：淬火：920～980℃保温30-80min后油冷至室温；回火：220～300℃或600～650℃保温50-80min空冷。
2.按照权利要求1所述马氏体不锈钢的热处理方法，其特征在于，热处理制度为：950℃保温30min后油冷至室温，220～300℃保温60min空冷。
3.按照权利要求1所述马氏体不锈钢的热处理方法，其特征在于，热处理制度为：950℃保温30min后油冷至室温，600～650℃保温60min空冷。
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