CN112280952A - 一种高铬氮无镍不锈钢的热处理工艺 - Google Patents

一种高铬氮无镍不锈钢的热处理工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高铬氮无镍不锈钢（镍≤0.010%）的热处理工艺，包括以下步骤：将高铬氮无镍不锈钢钢锭加热锻造成所需规格的板材；然后采用相同的方式进行两次淬火加热处理；然后采用高压氮气或氩气至450℃以下快速冷却；然后再进行中温回火：室温升温至350℃；在350℃保温；350℃升温至500℃；在500℃进行保温；油冷至100℃以下时出油槽，最后用机械加工的方法除去板材表面的铸造缺陷和氧化皮，表面打磨光滑平整，即可。本发明热处理后的高铬氮无镍不锈钢，洛氏硬度可以达到60以上，纵向冲击韧性≥50J。

Description

一种高铬氮无镍不锈钢的热处理工艺
技术领域
本发明涉及不锈钢热处理工艺技术领域，尤其涉及一种高铬氮无镍不锈钢的热处理工艺。
背景技术
自20世纪80年代末高氮不锈钢的研究受到国际冶金界的重视以来,国际冶金界对高氮钢的研究更加全面深人,高氮不锈钢的理论和实践有了更大的发展。同时各国冶金工作者在高氮钢领域的交流和合作更加广泛,国际高氮钢会议的如期召开就是各国冶金工作者互相交流高氮钢研究成果的一个舞台。2004年最新一届国际高氮钢会议在比利时召开,标志着国际高氮钢研究的最新发展。2006年,国际高氮钢会议将在我国召开,为我国高氮钢研究的发展创造了一个前所未有的机会。
由于受到试验装备的限制,国内高氮钢的研究已经远远落后于世界许多国家。近年来,国内许多高校、研究机构的冶金工作者对高氮钢的研究表现出浓厚兴趣,相继开展了高氮钢的研究。
本发明为了提高高铬氮不锈钢的硬度和耐冲击性能，提供了一种高铬氮无镍不锈钢的热处理工艺。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种高铬氮无镍不锈钢的热处理工艺。
本发明的技术方案如下：
一种高铬氮无镍不锈钢的热处理工艺，包括以下步骤：
A锻造：将高铬氮无镍不锈钢钢锭加热至1080-1120℃，升温速率为100-120℃/h，将钢锭锻造成所需规格的板材；
B第一次淬火加热；室温-700℃，升温速度≦50℃/h；在700℃时对板材进行均温4-4.5h；700℃-980℃，升温速度≦40℃/h；980℃进行保温2-3h；然后冷却到60℃进行中温回火；
C第二次淬火加热；室温-700℃，升温速度≦50℃/h；在700℃时对板材进行均温4-4.5h；700℃-980℃，升温速度≦40℃/h；980℃进行保温2-3h；然后进行快速冷却处理；
D快速冷却处理，采用压力≥6MPa的氮气或氩气快速冷却至450℃以下，其中在1150-850℃温度区间冷却速度不小于150℃/min以规避铁素体等形成，并保证N元素一直处于超饱和状态；650-450℃温度区间冷却速度不小于80℃/min，以保证敏化温度；
E中温回火：室温-350℃，升温速度≦50℃/h；在350℃保温1.5-2h；350℃-500℃，升温速度≦50℃/h；在500℃进行保温4-5h；油冷至100℃以下时出油槽；
F机械打磨：用机械加工的方法除去板材表面的铸造缺陷和氧化皮，表面打磨光滑平整，即可。
优选的，所述的步骤A中，所述的高铬氮无镍不锈钢中，铬元素的含量为35-40%、氮元素的含量为0.35-0.45%、锰元素的含量为3.5-4.7%。
优选的，所述的杂质中，镍≤0.010%、磷≤0.010%、硫≤0.010%、氧≤5ppm、氢≤1ppm。
优选的，所述的步骤A中，所述的锻造的终锻变形温度为950-980℃，总变形量为20-25%，径锻时间小于10min。
本发明的有益之处在于：一种高铬氮无镍不锈钢（镍≤0.010%）的热处理工艺，包括以下步骤：将高铬氮无镍不锈钢钢锭加热锻造成所需规格的板材；然后采用相同的方式进行两次淬火加热处理；然后采用高压氮气或氩气至450℃以下快速冷却；然后再进行中温回火：室温升温至350℃；在350℃保温；350℃升温至500℃；在500℃进行保温；油冷至100℃以下时出油槽，最后用机械加工的方法除去板材表面的铸造缺陷和氧化皮，表面打磨光滑平整，即可。本发明热处理后的高铬氮无镍不锈钢，洛氏硬度可以达到60以上，纵向冲击韧性≥50J。
具体实施方式
实施例1
一种高铬氮无镍不锈钢的热处理工艺，包括以下步骤：
A锻造：将高铬氮无镍不锈钢钢锭加热至1095℃，升温速率为110℃/h，将钢锭锻造成所需规格的板材；
B第一次淬火加热；室温-700℃，升温速度为45℃/h；在700℃时对板材进行均温4.2h；700℃-980℃，升温速度为35℃/h；980℃进行保温2.5h；然后冷却到60℃进行中温回火；
C第二次淬火加热；室温-700℃，升温速度为45℃/h；在700℃时对板材进行均温4.2h；700℃-980℃，升温速度为25℃/h；980℃进行保温2.5h；然后进行快速冷却处理；
D快速冷却处理，采用压力8MPa的氮气快速冷却至450℃以下，其中在1150-850℃温度区间冷却速度为170℃/min；650-450℃温度区间冷却速度为95℃/min；
E中温回火：室温-350℃，升温速度为40℃/h；在350℃保温1.7h；350℃-500℃，升温速度为40℃/h；在500℃进行保温4.5h；油冷至100℃以下时出油槽；
F机械打磨：用机械加工的方法除去板材表面的铸造缺陷和氧化皮，表面打磨光滑平整，即可。
所述的步骤A中，所述的高铬氮无镍不锈钢中，各元素的重量百分比如下：碳0.15%、钼 0.75%、铬 38%、硅 0.22%、氮0.38%、锰 4.4%，余量为铁和不可避免的杂质。
所述的杂质中，镍≤0.010%、磷≤0.010%、硫≤0.010%、氧≤5ppm、氢≤1ppm。
所述的步骤A中，所述的锻造的终锻变形温度为970℃，总变形量为23%，径锻时间小于10min。
实施例2
一种高铬氮无镍不锈钢的热处理工艺，包括以下步骤：
A锻造：将高铬氮无镍不锈钢钢锭加热至1120℃，升温速率为100℃/h，将钢锭锻造成所需规格的板材；
B第一次淬火加热；室温-700℃，升温速度为50℃/h；在700℃时对板材进行均温4h；700℃-980℃，升温速度为30℃/h；980℃进行保温3h；然后冷却到60℃进行中温回火；
C第二次淬火加热；室温-700℃，升温速度为50℃/h；在700℃时对板材进行均温4h；700℃-980℃，升温速度为30℃/h；980℃进行保温3h；然后进行快速冷却处理；
D快速冷却处理，采用压力为6MPa的氩气快速冷却至450℃以下，其中在1150-850℃温度区间冷却速度为200℃/min以规避铁素体等形成，并保证N元素一直处于超饱和状态；650-450℃温度区间冷却速度为80℃/min，以保证敏化温度；
E中温回火：室温-350℃，升温速度为50℃/h；在350℃保温1.5h；350℃-500℃，升温速度为35℃/h；在500℃进行保温5h；油冷至100℃以下时出油槽；
F机械打磨：用机械加工的方法除去板材表面的铸造缺陷和氧化皮，表面打磨光滑平整，即可。
所述的步骤A中，所述的高铬氮无镍不锈钢中，各元素的重量百分比如下：碳0.15%、钼 0.75%、铬 38%、硅 0.22%、氮0.38%、锰 4.4%，余量为铁和不可避免的杂质。
所述的杂质中，镍≤0.010%、磷≤0.010%、硫≤0.010%、氧≤5ppm、氢≤1ppm。
所述的步骤A中，所述的锻造的终锻变形温度为950℃，总变形量为20%，径锻时间小于10min。
实施例3
一种高铬氮无镍不锈钢的热处理工艺，包括以下步骤：
A锻造：将高铬氮无镍不锈钢钢锭加热至1080℃，升温速率为120℃/h，将钢锭锻造成所需规格的板材；
B第一次淬火加热；室温-700℃，升温速度为40℃/h；在700℃时对板材进行均温4.5h；700℃-980℃，升温速度为40℃/h；980℃进行保温2h；然后冷却到60℃进行中温回火；
C第二次淬火加热；室温-700℃，升温速度为50℃/h；在700℃时对板材进行均温4.5h；700℃-980℃，升温速度为40℃/h；980℃进行保温2h；然后进行快速冷却处理；
D快速冷却处理，采用压力为10MPa的氮气快速冷却至450℃以下，其中在1150-850℃温度区间冷却速度为150℃/min以规避铁素体等形成，并保证N元素一直处于超饱和状态；650-450℃温度区间冷却速度为105℃/min，以保证敏化温度；
E中温回火：室温-350℃，升温速度为40℃/h；在350℃保温2h；350℃-500℃，升温速度为50℃/h；在500℃进行保温4h；油冷至100℃以下时出油槽；
F机械打磨：用机械加工的方法除去板材表面的铸造缺陷和氧化皮，表面打磨光滑平整，即可。
所述的步骤A中，所述的高铬氮无镍不锈钢中，各元素的重量百分比如下：碳0.15%、钼 0.75%、铬 38%、硅 0.22%、氮0.38%、锰 4.4%，余量为铁和不可避免的杂质。
所述的杂质中，镍≤0.010%、磷≤0.010%、硫≤0.010%、氧≤5ppm、氢≤1ppm。
所述的步骤A中，所述的锻造的终锻变形温度为980℃，总变形量为25%，径锻时间小于10min。
对比例1
将实施例1中的步骤D快速冷却处理步骤去除，其余高铬氮无镍不锈钢的热处理工不变。
以下对实施例1-3和对比例1热处理后的不锈钢的物性进行测试，具体测试数据见表1。
表1：热处理后的不锈钢的物性测试结果；
实施例1 实施例2 实施例3 对比例1
洛氏硬度HRC 63 62 61 54
纵向冲击韧性J 55 53 53 45
由以上测试数据可以知道，采用本发明的热处理工艺的不锈钢具有良好的硬度和耐冲击韧性。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种高铬氮无镍不锈钢的热处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
A锻造：将高铬氮无镍不锈钢钢锭加热至1080-1120℃，升温速率为100-120℃/h，将钢锭锻造成所需规格的板材；
B第一次淬火加热；室温-700℃，升温速度≦50℃/h；在700℃时对板材进行均温4-4.5h；700℃-980℃，升温速度≦40℃/h；980℃进行保温2-3h；然后冷却到60℃进行中温回火；
C第二次淬火加热；室温-700℃，升温速度≦50℃/h；在700℃时对板材进行均温4-4.5h；700℃-980℃，升温速度≦40℃/h；980℃进行保温2-3h；然后进行快速冷却处理；
D快速冷却处理，采用压力≥6MPa的氮气或氩气快速冷却至450℃以下，其中在1150-850℃温度区间冷却速度不小于150℃/min；650-450℃温度区间冷却速度不小于80℃/min；
E中温回火：室温-350℃，升温速度≦50℃/h；在350℃保温1.5-2h；350℃-500℃，升温速度≦50℃/h；在500℃进行保温4-5h；油冷至100℃以下时出油槽；
F机械打磨：用机械加工的方法除去板材表面的铸造缺陷和氧化皮，表面打磨光滑平整，即可。
2.如权利要求1所述的高铬氮无镍不锈钢的热处理工艺，其特征在于，所述的步骤A中，所述的高铬氮无镍不锈钢中，铬元素的含量为35-40%、氮元素的含量为0.35-0.45%、锰元素的含量为3.5-4.7%。
3.如权利要求2所述的高铬氮无镍不锈钢的热处理工艺，其特征在于，所述的杂质中，镍≤0.010%、磷≤0.010%、硫≤0.010%、氧≤5ppm、氢≤1ppm。
4.如权利要求1所述的高铬氮无镍不锈钢的热处理工艺，其特征在于，所述的步骤A中，所述的锻造的终锻变形温度为950-980℃，总变形量为20-25%，径锻时间小于10min。
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