CN113957333A - 一种球销座用马氏体不锈钢及其锻造工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种球销座用马氏体不锈钢及其锻造工艺，所述不锈钢按重量百分比计，其组成为：C：0.1‑0.3％，Si：0.2‑1.0％，Cr：18‑24％，Mo：4.0‑5.5％，Ni：0.5‑2.5％，Mn：1.5‑2.5％，Ti：0.02‑0.15％，Nb：0.02‑0.1％，N：0.15‑0.3％，P：≤0.02％，S：≤0.005％，O≤0.003％，Fe余量。本发明提出的一种球销座用马氏体不锈钢及其锻造工艺，其可以有效提升马氏体不锈钢的韧性性能，确保抗疲劳性和耐久性。
Description
技术领域
本发明涉及不锈钢技术领域，尤其涉及一种球销座用马氏体不锈钢及其锻造工艺。
背景技术
球销与球销座的配合是机械领域常用的连接部件，在人们的生活中使用得非常广泛。现有技术中的球销座主要包括座体和腹板，座体上设有球销孔，腹板一端与座体相连成一体，球销孔用于连接球销，腹板上设有安装孔用于固定。因此在其使用寿命期间经历大量的负载周期，抗疲劳性能和耐久性在球销座设计和性能中是需要考虑的关键因素。
现有的球销座通常寻找高强度以及耐磨性良好的马氏体系不锈钢，但是这类马氏体系不锈钢韧性不佳，由此所造成的抗疲劳性和耐久性并不尽如人意。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种球销座用马氏体不锈钢及其锻造工艺，其可以有效提升马氏体不锈钢的韧性性能，确保抗疲劳性和耐久性。
本发明提出一种球销座用马氏体不锈钢，所述不锈钢按重量百分比计，其组成为：C：0.1-0.3％，Si：0.2-1.0％，Cr：18-24％，Mo：4.0-5.5％，Ni：0.5-2.5％，Mn：1.5-2.5％，Ti：0.02-0.15％，Nb：0.02-0.1％，N：0.15-0.3％，P：≤0.02％，S：≤0.005％，O≤0.003％，Fe余量。
优选地，所述不锈钢按重量百分比计，其组成为：C：0.2％，Si：0.6％，Cr：21％，Mo：4.5％，Ni：1.5％，Mn：2.0％，Ti：0.1％，Nb：0.06％，N：0.25％，P：≤0.02％，S：≤0.005％，O≤0.003％，Fe余量。
优选地，所述不锈钢中，以体积百分比计量，包含50-70％的马氏体相和5-15％的残余奥氏体相。
本发明还提出一种球销座用马氏体不锈钢的锻造工艺，包括：将不锈钢的铸锭加热至第一温度后进行保温处理，将该保温处理后的不锈钢进行锻造，冷却后，加热至第二温度进行退火保温处理，即得到所述马氏体不锈钢。
优选地，所述不锈钢的铸锭是通过真空精炼和惰性气体保护浇注的方式获得。
优选地，所述第一温度为1100-1200℃，保温时间为1-2h。
优选地，所述第二温度为700-800℃，退火保温时间为2-4h。
优选地，退火保温处理之后，空冷至室温，即得到所述马氏体不锈钢。
本发明提供的一种球销座用马氏体不锈钢及其锻造工艺中，通过控制不锈钢的组成选择，C作为形成奥氏体相的元素，可增强材料强度，通过控制C的含量，可使得残余奥氏体在部分马氏体中扩散，确保不锈钢具有较高强度和较好塑性匹配；Nb作为拉长残余奥氏体晶粒的元素，微量Nb在细化马氏体板条组织和获得高强度的同时，还可以改善不锈钢的塑性和韧性；Ni与Mn及N作为马氏体相强化的有效元素，确保不锈钢中马氏体相起到主要作用。由此可知，本发明中关于不锈钢的组成选择，实现了不锈钢具有强韧性配合良好、抗拉强度、冲击韧性、硬度等均可达到工程应用的基本性能要求。
与此同时，本发明中还提出了一种适配该球销座用马氏体不锈钢的锻造工艺，一方面通过将不锈钢在锻造温度下保持足够时间以使部件的所有部分温度均匀，之后再来锻造，如此保证了合金中板条马氏体基体组织能稳定形成；另一方面在较低温度下进行退火保温，残余奥氏体的含量逐渐增多，马氏体板条束间存在连续分布的逆转变奥氏体和残余奥氏体，进一步提升了不锈钢的强韧化效果。
综上可知，本发明所述的球销座用马氏体不锈钢及其锻造工艺，通过调整所述不锈钢的合金元素种类和含量，优化锻造工艺，以便在不锈钢中产生具有特定含量配比的马氏体相和残余奥氏体相的多相组织，以此达到提高不锈钢的强韧性，借以提高材料的抗疲劳极限和耐久性。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明，但是应该明确提出这些实施例用于举例说明，但是不解释为限制本发明的范围。
实施例1
一种球销座用马氏体不锈钢的锻造方法，具体包括：
S1、采用电炉冶炼+真空精炼方式进行精选配料炼钢，精炼过程进行氩气搅拌以及采用氩气保护浇注；精炼过程中控制化学成分，按照重量百分比计量为：C＝0.2％、Si＝0.6％、Cr＝21％、Mo＝4.5％、Ni＝1.5％、Mn＝2.0％、Ti＝0.1％、Nb＝0.06％、N＝0.25％、P＝0.01％、S＝0.005％、O＝0.001％，余量为Fe；
S2、将浇铸好的不锈钢放置到高温加热炉中进行始锻加热，升温至1150℃后保温处理1.5h，完成后将不锈钢放置到锻造机上进行镦粗锻造，当锻件的温度空冷降温至600℃后，放入热处理炉中，均温加热至750℃后，保温3h，从热处理炉中取出，空冷至室温，即得所述球销座用马氏体不锈钢。
实施例2
一种球销座用马氏体不锈钢的锻造方法，具体包括：
S1、采用电炉冶炼+真空精炼方式进行精选配料炼钢，精炼过程进行氩气搅拌以及采用氩气保护浇注；精炼过程中控制化学成分，按照重量百分比计量为：C＝0.1％、Si＝1.0％、Cr＝18％、Mo＝5.5％、Ni＝0.5％、Mn＝2.5％、Ti＝0.02％、Nb＝0.1％、N＝0.15％、P＝0.02％、S＝0.003％、O＝0.002％，余量为Fe；
S2、将浇铸好的不锈钢放置到高温加热炉中进行始锻加热，升温至1150℃后保温处理1.5h，完成后将不锈钢放置到锻造机上进行镦粗锻造，当锻件的温度空冷降温至600℃后，放入热处理炉中，均温加热至750℃后，保温3h，从热处理炉中取出，空冷至室温，即得所述球销座用马氏体不锈钢。
实施例3
一种球销座用马氏体不锈钢的锻造方法，具体包括：
S1、采用电炉冶炼+真空精炼方式进行精选配料炼钢，精炼过程进行氩气搅拌以及采用氩气保护浇注；精炼过程中控制化学成分，按照重量百分比计量为：C＝0.3％、Si＝0.2％、Cr＝24％、Mo＝4.0％、Ni＝2.5％、Mn＝1.5％、Ti＝0.15％、Nb＝0.02％、N＝0.3％、P＝0.01％、S＝0.001％、O＝0.003％，余量为Fe；
S2、将浇铸好的不锈钢放置到高温加热炉中进行始锻加热，升温至1150℃后保温处理1.5h，完成后将不锈钢放置到锻造机上进行镦粗锻造，当锻件的温度空冷降温至600℃后，放入热处理炉中，均温加热至750℃后，保温3h，从热处理炉中取出，空冷至室温，即得所述球销座用马氏体不锈钢。
实施例4
一种球销座用马氏体不锈钢的锻造方法，具体包括：
S1、采用电炉冶炼+真空精炼方式进行精选配料炼钢，精炼过程进行氩气搅拌以及采用氩气保护浇注；精炼过程中控制化学成分，按照重量百分比计量为：C＝0.2％、Si＝0.6％、Cr＝21％、Mo＝4.5％、Ni＝1.5％、Mn＝2.0％、Ti＝0.1％、Nb＝0.06％、N＝0.25％、P＝0.01％、S＝0.005％、O＝0.001％，余量为Fe；
S2、将浇铸好的不锈钢放置到高温加热炉中进行始锻加热，升温至1100℃后保温处理2h，完成后将不锈钢放置到锻造机上进行镦粗锻造，当锻件的温度空冷降温至600℃后，放入热处理炉中，均温加热至700℃后，保温4h，从热处理炉中取出，空冷至室温，即得所述球销座用马氏体不锈钢。
实施例5
一种球销座用马氏体不锈钢的锻造方法，具体包括：
S1、采用电炉冶炼+真空精炼方式进行精选配料炼钢，精炼过程进行氩气搅拌以及采用氩气保护浇注；精炼过程中控制化学成分，按照重量百分比计量为：C＝0.2％、Si＝0.6％、Cr＝21％、Mo＝4.5％、Ni＝1.5％、Mn＝2.0％、Ti＝0.1％、Nb＝0.06％、N＝0.25％、P＝0.01％、S＝0.005％、O＝0.001％，余量为Fe；
S2、将浇铸好的不锈钢放置到高温加热炉中进行始锻加热，升温至1200℃后保温处理1h，完成后将不锈钢放置到锻造机上进行镦粗锻造，当锻件的温度空冷降温至600℃后，放入热处理炉中，均温加热至800℃后，保温2h，从热处理炉中取出，空冷至室温，即得所述球销座用马氏体不锈钢。
对比例1
一种马氏体不锈钢的锻造方法，具体包括：
S1、采用电炉冶炼+真空精炼方式进行精选配料炼钢，精炼过程进行氩气搅拌以及采用氩气保护浇注；精炼过程中控制化学成分，按照重量百分比计量为：C＝0.2％、Si＝0.6％、Cr＝21％、Mo＝4.5％、Ni＝1.5％、Mn＝2.0％、Ti＝0.1％、N＝0.25％、P＝0.01％、S＝0.005％、O＝0.001％，余量为Fe；
S2、将浇铸好的不锈钢放置到高温加热炉中进行始锻加热，升温至1150℃后保温处理1.5h，完成后将不锈钢放置到锻造机上进行镦粗锻造，当锻件的温度空冷降温至600℃后，放入热处理炉中，均温加热至750℃后，保温3h，从热处理炉中取出，空冷至室温，即得所述马氏体不锈钢。
对比例2
一种不锈钢的锻造方法，具体包括：
S1、采用电炉冶炼+真空精炼方式进行精选配料炼钢，精炼过程进行氩气搅拌以及采用氩气保护浇注；精炼过程中控制化学成分，按照重量百分比计量为：C＝0.05％、Si＝0.6％、Cr＝21％、Mo＝4.5％、Ni＝3.5％、Mn＝0.5％、Ti＝0.1％、Nb＝0.06％、N＝0.1％、P＝0.01％、S＝0.005％、O＝0.001％，余量为Fe；
S2、将浇铸好的不锈钢放置到高温加热炉中进行始锻加热，升温至1050℃后保温处理1.5h，完成后将不锈钢放置到锻造机上进行镦粗锻造，当锻件的温度空冷至室温，即得所述马氏体不锈钢。
对实施例1-5和对比例1-2的硬度、冲击韧性、延伸率、抗拉强度度按GB/T228-2002和GB/T229-1994进行力学性能测试，根据X射线衍射原理，计算得到马氏体和残余奥氏体的含量，其测试结果如下表1所示：
表1各实施例1-5和对比例1-2所述不锈钢的性能测试结果
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 (8)
1.一种球销座用马氏体不锈钢，其特征在于，所述不锈钢按重量百分比计，其组成为：C：0.1-0.3％，Si：0.2-1.0％，Cr：18-24％，Mo：4.0-5.5％，Ni：0.5-2.5％，Mn：1.5-2.5％，Ti：0.02-0.15％，Nb：0.02-0.1％，N：0.15-0.3％，P：≤0.02％，S：≤0.005％，O≤0.003％，Fe余量。
2.根据权利要求1所述球销座用马氏体不锈钢，其特征在于，所述不锈钢按重量百分比计，其组成为：C：0.2％，Si：0.6％，Cr：21％，Mo：4.5％，Ni：1.5％，Mn：2.0％，Ti：0.1％，Nb：0.06％，N：0.25％，P：≤0.02％，S：≤0.005％，O≤0.003％，Fe余量。
3.根据权利要求1或2所述球销座用马氏体不锈钢，其特征在于，所述不锈钢中，以体积百分比计，包含50-70％的马氏体相和5-15％的残余奥氏体相。
4.一种权利要求1-3任一项所述球销座用马氏体不锈钢的锻造工艺，其特征在于，包括：将不锈钢的铸锭加热至第一温度后进行保温处理，将该保温处理后的不锈钢进行锻造，冷却后，加热至第二温度进行退火保温处理，即得到所述马氏体不锈钢。
5.根据权利要求4所述球销座用马氏体不锈钢的锻造工艺，其特征在于，所述不锈钢的铸锭是通过真空精炼和惰性气体保护浇注的方式获得。
6.根据权利要求4或5所述球销座用马氏体不锈钢的锻造工艺，其特征在于，所述第一温度为1100-1200℃，保温时间为1-2h。
7.根据权利要求4-6任一项所述球销座用马氏体不锈钢的锻造工艺，其特征在于，所述第二温度为700-800℃，退火保温时间为2-4h。
8.根据权利要求4-7任一项所述球销座用马氏体不锈钢的锻造工艺，其特征在于，退火保温处理之后，空冷至室温，即得到所述马氏体不锈钢。
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| CN (1) | CN113957333A (zh) |
Citations (6)
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| US20060174979A1 (en) * | 2003-07-22 | 2006-08-10 | Kunio Kondo | Martensitic stainless steel |
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| CN110656293A (zh) * | 2019-11-01 | 2020-01-07 | 育材堂（苏州）材料科技有限公司 | 含Mo高硬度不锈钢、热处理工艺及成形构件 |
| CN112496216A (zh) * | 2020-11-23 | 2021-03-16 | 浙江天马轴承集团有限公司 | 一种30Cr15MoN高氮马氏体不锈钢钢棒的锻造生产工艺 |
-
2021
- 2021-09-10 CN CN202111059343.1A patent/CN113957333A/zh active Pending
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| 国家机械工业委员会: "《中级热处理工工艺学》", 31 December 1988 * |
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