CN113355494A - 一种提高马氏体不锈钢耐腐蚀性的方法 - Google Patents

一种提高马氏体不锈钢耐腐蚀性的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种提高马氏体不锈钢耐腐蚀性的方法，处理步骤如下：a.首先将马氏体不锈钢样品加热到奥氏体相区；b.待步骤a完成后，再将马氏体不锈钢样品通过热机械处理引入一定的变形,并控制压下量在0—30％，利用奥氏体相变这一中间过程实现马氏体不锈钢样品的原奥氏体晶界结构的调控；c.待步骤b完成后，再将调控后的马氏体不锈钢样品进行淬火配分；d.待步骤c完成后，再将淬火分配后的马氏体不锈钢样品进行回火处理。本发明通过奥氏体相区形变热处理与淬火配分回火工艺协同处理，克服马氏体为体心立方结构，具有较高的层错能，不容易发生低能特殊晶界的增殖，晶界结构调控难度大的问题,优化晶界特征分布，提高马氏体不锈钢中残余奥氏体含量，改善马氏体不锈钢耐腐蚀性。

Description

一种提高马氏体不锈钢耐腐蚀性的方法
技术领域
本发明涉及马氏体不锈钢处理技术领域，具体为一种提高马氏体不锈钢耐腐蚀性的方法。
背景技术
马氏体不锈钢由于具有较高的强度和韧性、良好的抗气蚀、水蚀性能，较高的经济性等优点，被广泛用于高温高压气井耐蚀合金油管。高温高压气井中油管不仅要承受高温高压，服役环境中还存在着高腐蚀性井流介质。复杂严苛的服役环境引起的油管腐蚀，是高温高压气井油管失效事故中最严重的失效形式之一。提高油管用材料的耐腐蚀性能具有重要的应用价值。
研究发现许多现象(晶界扩散、析出、腐蚀)与晶界的结构密切相关，晶间碳化物在晶界上选择性析出的现象，主要是由于不同的晶界所具有的能量和结构不同所造成的。“晶界工程”自提出以来，在提高传统金属材料晶界失效抗力方面发挥了巨大作用。目前晶界工程在提高中低层错能面心立方金属材料耐蚀性方面已经得到了广泛的应用，但是由于马氏体为体心立方结构，具有较高的层错能，不容易发生低能特殊晶界的增殖，晶界结构调控难度大。
淬火配分是钢的一种重要的热处理工艺，通过碳元素配分提高马氏体钢中奥氏体的室温稳定性，提高残余奥氏体含量，改善马氏体钢的耐蚀性。但单一的淬火配分处理难以保证碳元素的均匀扩散，无法充分发挥淬火配分的优势。为此，需要设计新的技术方案给予解决。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高马氏体不锈钢耐腐蚀性的方法，解决了背景技术中所提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种提高马氏体不锈钢耐腐蚀性的方法，处理步骤如下：
a.首先将马氏体不锈钢样品加热到奥氏体相区；
b.待步骤a完成后，再将马氏体不锈钢样品通过热机械处理引入一定的变形并保温,控制压下量在0—30％，利用奥氏体相变这一中间过程实现马氏体不锈钢样品的原奥氏体晶界结构的调控；
c.待步骤b完成后，再将调控后的马氏体不锈钢样品进行淬火配分；
d.待步骤c完成后，再将淬火分配后的马氏体不锈钢样品进行回火处理。
作为本发明的一种优选实施方式，所述步骤a中将马氏体不锈钢加热到奥氏体相区，加热的速率为10℃·s^-1，加热的温度为650—1000℃。
作为本发明的一种优选实施方式，所述步骤b中通过热机械处理引入一定的变形，促使低能特殊晶界的增殖反应及高能随机晶界的弥散分布。
作为本发明的一种优选实施方式，所述步骤b中奥氏体显微组织演变过程步骤为：
S1.将马氏体不锈钢加热到Ac1以上，在铁素体和渗碳体的相界面上奥氏体形核；
S2.当奥氏体在铁素体和渗碳体相界面上形核后，建立起界面浓度平衡，从而在奥氏体和铁素体内部出现浓度差，碳原子由高浓度向低浓度扩算，从而造成渗碳体的溶解，奥氏体的形成；
S3.铁素体消失后，随着保温时间的延长，通过碳原子扩散，残余渗碳体逐渐溶入奥氏体，使奥氏体逐步趋近共析成分；
S4.奥氏体的均匀化；
S5.在奥氏体相区进行热机械变形处理，在材料内部引入位错，诱发晶界迁移，调控奥氏体组织晶界特征分布。
作为本发明的一种优选实施方式，所述步骤c中将调控后的马氏体不锈钢样品进行淬火配分，淬火配分时将马氏体不锈钢样品放置在盐浴炉中进行碳配分，盐浴温度在150℃至275℃之间，保温时间2小时。
作为本发明的一种优选实施方式，所述步骤d中将淬火分配后的将马氏体不锈钢样品进行回火处理，回火处理的温度为550℃—650℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明通过奥氏体相区形变热处理与淬火配分回火工艺协同处理，克服马氏体为体心立方结构，具有较高的层错能，不容易发生低能特殊晶界的增殖，晶界结构调控难度大的问题，从而实现马氏体不锈钢的晶界结构优化(提高低能特殊晶界比例，打断高能晶界网络)，同时，提高特殊晶界比例能在淬火配分处理中降低马氏体不锈钢成分偏析，增加残余奥氏体含量，从而达到提高马氏体不锈钢耐蚀性能的目的。
具体实施方式
本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
本发明提供一种技术方案：一种提高马氏体不锈钢耐腐蚀性的方法，处理步骤如下：
a.首先将马氏体不锈钢样品加热到奥氏体相区；
b.待步骤a完成后，再将马氏不锈钢样品通过热机械处理引入一定的变形并保温,控制压下量在0—30％，利用奥氏体相变这一中间过程实现马氏体不锈钢样品的原奥氏体晶界结构的调控；
c.待步骤b完成后，再将调控后的马氏体不锈钢样品进行淬火配分；
d.待步骤c完成后，再将淬火分配后的马氏体不锈钢样品进行回火处理。
进一步，所述步骤a中将马氏体不锈钢加热到奥氏体相区，加热的速率为10℃·s^-1，加热的温度为650—1000℃。。
进一步，所述步骤b中通过热机械处理引入一定的变形，促使低能特殊晶界的增殖反应及高能随机晶界的弥散分布。
进一步，所述步骤b中奥氏体显微组织演变过程步骤为：
S1.将马氏体不锈钢加热到Ac1以上，在铁素体和渗碳体的相界面上奥氏体形核；
S2.当奥氏体在铁素体和渗碳体相界面上形核后，建立起界面浓度平衡，从而在奥氏体和铁素体内部出现浓度差，碳原子由高浓度向低浓度扩算，从而造成渗碳体的溶解，奥氏体的形成；
S3.铁素体消失后，随着保温时间的延长，通过碳原子扩散，残余渗碳体逐渐溶入奥氏体，使奥氏体逐步趋近共析成分；
S4.奥氏体的均匀化；
S5.在奥氏体相区进行热机械变形处理，在材料内部引入位错，诱发晶界迁移，调控奥氏体组织晶界特征分布。
进一步，所述步骤c中将调控后的马氏体不锈钢样品进行淬火配分，淬火配分时将马氏体不锈钢样品放置在盐浴炉中进行碳配分，盐浴温度在150℃至275℃之间，保温时间2小时。
进一步，所述步骤d中将淬火分配后的将马氏体不锈钢样品进行回火处理，回火处理的温度为550℃—650℃。
实施例一
一种提高马氏体不锈钢耐腐蚀性的方法，处理步骤如下：
a.首先将马氏体不锈钢样品加热到奥氏体相区；
b.待步骤a完成后，再将马氏不锈钢样品通过热机械处理引入一定的变形并保温,控制压下量在0—30％，利用奥氏体相变这一中间过程实现马氏体不锈钢样品的原奥氏体晶界结构的调控；
c.待步骤b完成后，再将调控后的马氏体不锈钢样品进行淬火配分；
d.待步骤c完成后，再将淬火分配后的马氏体不锈钢样品进行回火处理。
本发明通过奥氏体相区形变热处理与淬火配分回火工艺协同处理，克服马氏体为体心立方结构，具有较高的层错能，不容易发生低能特殊晶界的增殖，晶界结构调控难度大的问题。
实施例二
一种提高马氏体不锈钢耐腐蚀性的方法，处理步骤如下：
a.首先将马氏体不锈钢样品加热到奥氏体相区；
b.待步骤a完成后，再将马氏不锈钢样品通过热机械处理引入一定的变形并保温,控制压下量在0—30％，利用奥氏体相变这一中间过程实现马氏体不锈钢样品的原奥氏体晶界结构的调控；
c.待步骤b完成后，再将调控后的马氏体不锈钢样品进行淬火配分；
d.待步骤c完成后，再将淬火分配后的马氏体不锈钢样品进行回火处理。
本发明实现马氏体不锈钢的晶界结构优化(提高低能特殊晶界比例，打断高能晶界网络)，同时，降低马氏体不锈钢成分偏析，增加残余奥氏体含量，来达到提高马氏体不锈钢耐蚀性能的目的。
传统马氏体不锈钢数据参数表1如下：
测试项目 特殊晶界比例 高能晶界 成分偏析 耐蚀性能
参数指标 低 连通 高 一般
实施例一马氏体不锈钢数据参数表2如下：
测试项目 特殊晶界比例 高能晶界 成分偏析 耐蚀性能
参数指标 较高 被打断 较高 较强
实施例二马氏体不锈钢数据参数表3如下：
测试项目 特殊晶界比例 高能晶界 成分偏析 耐蚀性能
参数指标 高 弥散 低 强
综上所述，参照表1、表2和表3的数据对比得到，本发明通过奥氏体相区形变热处理与淬火配分回火工艺协同处理，克服马氏体为体心立方结构，具有较高的层错能，不容易发生低能特殊晶界的增殖，晶界结构调控难度大的问题，从而实现马氏体不锈钢的晶界结构优化(提高低能特殊晶界比例，打断高能晶界网络)，同时，在淬火配分中降低马氏体不锈钢成分偏析，增加残余奥氏体含量，来达到提高马氏体不锈钢耐蚀性能的目的。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种提高马氏体不锈钢耐腐蚀性的方法，其特征在于：处理步骤如下：
a.首先将马氏体不锈钢样品加热到奥氏体相区；
b.待步骤a完成后，再将马氏体不锈钢样品通过热机械处理引入一定的变形并保温,控制压下量在0—30％；
c.待步骤b完成后，再将调控后的马氏体不锈钢样品进行淬火配分；
d.待步骤c完成后，再将淬火分配后的马氏体不锈钢样品进行回火处理。
2.根据权利要求1所述的一种提高马氏体不锈钢耐腐蚀性的方法，其特征在于：所述步骤a中将马氏体不锈钢加热到奥氏体相区，加热的速率为10℃·s^-1，加热的温度为650—1000℃。
3.根据权利要求1所述的一种提高马氏体不锈钢耐腐蚀性的方法，其特征在于：所述步骤b中在奥氏体温度范围内，通过热机械处理引入一定的变形，促使低能特殊晶界的增殖反应及高能随机晶界的弥散分布。
4.根据权利要求1所述的一种提高马氏体不锈钢耐腐蚀性的方法，其特征在于：所述步骤b中奥氏体显微组织演变过程步骤为：
S1.将马氏体不锈钢加热到Ac1以上，在铁素体和渗碳体的相界面上奥氏体形核；
S2.当奥氏体在铁素体和渗碳体相界面上形核后，建立起界面浓度平衡，从而在奥氏体和铁素体内部出现浓度差，碳原子由高浓度向低浓度扩算，从而造成渗碳体的溶解，奥氏体的形成；
S3.铁素体消失后，随着保温时间的延长，通过碳原子扩散，残余渗碳体逐渐溶入奥氏体，使奥氏体逐步趋近共析成分；
S4.奥氏体的均匀化；
S5.在奥氏体相区进行热机械变形处理，在材料内部引入位错，诱发晶界迁移，调控奥氏体组织晶界特征分布。
5.根据权利要求1所述的一种提高马氏体不锈钢耐腐蚀性的方法，其特征在于：所述步骤c中将调控后的马氏体不锈钢样品进行淬火配分，淬火配分时将马氏体不锈钢样品放置在盐浴炉中进行碳配分，盐浴温度在150℃至275℃之间，保温时间2小时。
6.根据权利要求1所述的一种提高马氏体不锈钢耐腐蚀性的方法，其特征在于：所述步骤d中将淬火分配后的将马氏体不锈钢样品进行回火处理，回火处理的温度为550℃—650℃。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116417099A (zh) * 2023-04-04 2023-07-11 哈尔滨工业大学 一种马氏体钢蠕变过程中晶界处孔洞形核和长大的分子动力学模拟方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002167651A (ja) * 2000-11-16 2002-06-11 Pohang Research Inst Of Industrial Science & Technology マルテンサイト系ステンレス鋼及びその製造方法
JP2009120954A (ja) * 2008-12-19 2009-06-04 Sumitomo Metal Ind Ltd マルテンサイト系ステンレス鋼およびその製造方法
JP2014221931A (ja) * 2013-05-13 2014-11-27 Ｊｆｅスチール株式会社 加工性に優れた高強度マルテンサイト系ステンレス厚鋼板およびその製造方法
CN106148646A (zh) * 2015-03-24 2016-11-23 机械科学研究总院先进制造技术研究中心 一种耐腐蚀性能优异的s136马氏体不锈钢
CN111850399A (zh) * 2020-07-07 2020-10-30 鞍钢股份有限公司 具有良好耐磨性耐蚀塑料模具钢及其制备方法
CN111850425A (zh) * 2020-07-31 2020-10-30 西安建筑科技大学 一种超高强度超级马氏体不锈钢及其制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002167651A (ja) * 2000-11-16 2002-06-11 Pohang Research Inst Of Industrial Science & Technology マルテンサイト系ステンレス鋼及びその製造方法
JP2009120954A (ja) * 2008-12-19 2009-06-04 Sumitomo Metal Ind Ltd マルテンサイト系ステンレス鋼およびその製造方法
JP2014221931A (ja) * 2013-05-13 2014-11-27 Ｊｆｅスチール株式会社 加工性に優れた高強度マルテンサイト系ステンレス厚鋼板およびその製造方法
CN106148646A (zh) * 2015-03-24 2016-11-23 机械科学研究总院先进制造技术研究中心 一种耐腐蚀性能优异的s136马氏体不锈钢
CN111850399A (zh) * 2020-07-07 2020-10-30 鞍钢股份有限公司 具有良好耐磨性耐蚀塑料模具钢及其制备方法
CN111850425A (zh) * 2020-07-31 2020-10-30 西安建筑科技大学 一种超高强度超级马氏体不锈钢及其制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王存宇等: "热变形和淬火配分处理的复合作用对低碳合金钢马氏体相变机制的影响", 《金属学报》 *
翟思昕等: "淬火-配分-回火钢在模拟海水环境中的腐蚀性能研究", 《中国腐蚀与防护学报》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116417099A (zh) * 2023-04-04 2023-07-11 哈尔滨工业大学 一种马氏体钢蠕变过程中晶界处孔洞形核和长大的分子动力学模拟方法
CN116417099B (zh) * 2023-04-04 2024-01-26 哈尔滨工业大学 马氏体钢蠕变过程中晶界处孔洞形核和长大的模拟方法

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