CN115386690A - 一种用于制备硬度提高的7Cr17MoV不锈钢的方法及不锈钢 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于制备硬度提高的7Cr17MoV不锈钢的方法及不锈钢，所述方法用于提高7Cr17MoV不锈钢硬度，所述方法包括以下步骤：S1：对7Cr17MoV原料进行第一阶段加热，获得第一样品；S2：对第一样品进行第二阶段加热，获得第二样品；S3：对第二样品进行淬火和深冷处理，获得深冷样品；S4：对深冷样品进行回火处理，获得硬度提高的7Cr17MoV不锈钢，本发明采用阶段式加热，并辅以深冷技术，使碳化物溶解的同时减少残余奥氏体，提高材料的硬度。
Description
【技术领域】
本发明涉及钢铁连铸坯中心偏析测量及评价技术领域，尤其涉及一种用于制备硬度提高的7Cr17MoV不锈钢的方法及不锈钢。
【背景技术】
不锈钢是一种生活中非常常见的一种材料，常常用来制作刀剪工具等。为追求较好的使用性能，经常通过提高C含量和Cr含量来提高不锈钢材料的硬度和耐蚀性。但C是奥氏体稳定化元素，反应在相图中即扩大γ相区，使得奥氏体更加稳定不易分解，淬火过程中可能会有较多的残余奥氏体产生，反而对硬度有所影响。对于7Cr17MoV％不锈钢，利用Jmatpro计算软件计算其相比例图如图1所示。从奥氏体含量达到90％的1000℃到出现M7C3的1150℃，每50℃为梯度进行了一次淬火实验，其结果见表1。
表1单阶段淬火实验结果
随着加热温度的升高，析出的碳化物不断溶解到基体中，基体的C含量提高，淬火后产生的马氏体硬度也随之提高。但C含量的提高同样会导致奥氏体的稳定化，残余奥氏体增加，硬度反而有所下降。由此可见常规的淬火+回火体系并不能达到7Cr17MoV硬度的峰值，需要更合理、更科学的设计热处理规程。
因此，有必要研究一种用于制备硬度提高的7Cr17MoV不锈钢的方法及不锈钢来应对现有技术的不足，以解决或减轻上述一个或多个问题。
【发明内容】
有鉴于此，本发明提供了一种用于制备硬度提高的7Cr17MoV不锈钢的方法及不锈钢，采用阶段式加热，并辅以深冷技术，使碳化物溶解的同时减少残余奥氏体，提高材料的硬度。
一方面，本发明提供一种用于制备硬度提高的7Cr17MoV不锈钢的方法，所述方法用于提高7Cr17MoV不锈钢硬度，所述方法包括以下步骤：
S1：对7Cr17MoV原料进行第一阶段加热，获得第一样品；
S2：对第一样品进行第二阶段加热，获得第二样品；
S3：对第二样品进行淬火和深冷处理，获得深冷样品；
S4：对深冷样品进行回火处理，获得硬度提高的7Cr17MoV不锈钢。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述S1中第一阶段加热具体为：将7Cr17MoV原料以5-20℃/min的速度随炉升温至550℃，保温两小时后获得第一样品。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述S2中第二阶段加热具体为：将第一样品以大于等于10℃/min升温速度加热至1090℃，保温10min后获得第二样品。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述S3中淬火和深冷处理具体为：将第二样品从炉中取出，浸入室温冷却水中淬火，随后置于-80℃的低温槽中深冷1小时，获得深冷样品。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述S4中回火处理具体为：将深冷样品在180℃下对样品进行30min回火处理。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述S1中7Cr17MoV原料的具体成分质量百分比为：C:0.65-0.75％,Mn:0.4-0.6％,Si:0.40-0.60％,Cr:16.50-18.00％,P:≤0.028％,S:≤0.008％,Mo:≥0.50％,V:≥0.04％，余量为Fe和不可避免的杂质。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述方法在S1之前还包括对7Cr17MoV原料进行样品防护。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述样品防护过程具体为：对7Cr17MoV原料进行封管处理防止样品在高温加热过程中发生表面脱碳现。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种硬度提高的7Cr17MoV不锈钢，通过所述的方法制备获得，所述7Cr17MoV不锈钢组织为回火马氏体、碳化物和极少量的残余奥氏体。
与现有技术相比，本发明可以获得包括以下技术效果：
本发明通过阶段式的加热和深冷工艺，在一定程度上改变碳化物析出的形态和数量，通过减小碳化物尺寸大小并结合经过Mo、V的作用提高材料的硬度。整个热处理过程后样品的硬度提升到60HRC，满足了大部分刀具的使用条件。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。
【附图说明】
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明背景技术中普通7Cr17MoV不锈钢相比例图；
图2是本发明一个实施例提供的热处理方法的流程图。
【具体实施方式】
为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
应当明确，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
如图2所示，本发明提供一种用于制备硬度提高的7Cr17MoV不锈钢的方法，所述方法用于提高7Cr17MoV不锈钢硬度，所述方法包括以下步骤：
S1：对7Cr17MoV原料进行第一阶段加热，获得第一样品，此阶段加热的目的是通过在特定温度下的长时间保温使得Mo、V等合金元素以特殊碳化物的形式析出，增强样品的硬度；
S2：对第一样品进行第二阶段加热，获得第二样品。二阶段加热的目的是通过较高的温度，使得一些尺寸较大的一次碳化物重新溶回基体组织中，并通过后续的工艺重新析出为尺寸更加细小、均匀的M23C6型碳化物；
S3：对第二样品进行淬火和深冷处理，获得深冷样品，目的是尽可能分解样品中残留的奥氏体，使硬度更加均匀；
S4：对深冷样品进行回火处理，获得硬度提高的7Cr17MoV不锈钢。
所述S1中第一阶段加热具体为：将7Cr17MoV原料以5-20℃/min的速度随炉升温至550℃，保温两小时后获得第一样品。
所述S2中第二阶段加热具体为：将第一样品以大于等于10℃/min升温速度加热至1090℃，保温10min后获得第二样品。
所述S3中淬火和深冷处理具体为：将第二样品从炉中取出，浸入室温冷却水中淬火，随后置于-80℃的低温槽中深冷1小时，获得深冷样品。
所述S4中回火处理具体为：将深冷样品在180℃下对样品进行30min回火处理。
所述S1中7Cr17MoV原料的具体成分质量百分比为：C:0.65-0.75％,Mn:0.4-0.6％,Si:0.40-0.60％,Cr:16.50-18.00％,P:≤0.028％,S:≤0.008％,Mo:≥0.50％,V:≥0.04％，余量为Fe和不可避免的杂质。
所述方法在S1之前还包括对7Cr17MoV原料进行样品防护。
所述样品防护过程具体为：对7Cr17MoV原料进行封管处理防止样品在高温加热过程中发生表面脱碳现。
本发明还提供一种硬度提高的7Cr17MoV不锈钢，通过所述的方法制备获得，所述7Cr17MoV不锈钢组织为回火马氏体、碳化物和极少量的残余奥氏体。
实施例1：
本发明提供一种用于制备硬度提高的7Cr17MoV不锈钢的方法，包括以下步骤：
(S1)7Cr17MoV材料第一阶段加热：样品以5-20℃/min的速度随炉升温至550℃，并保温两小时；所述7Cr17MoV原料的具体成分质量百分比为：C:0.65-0.75％,Mn:0.4-0.6％,Si:0.40-0.60％,Cr:16.50-18.00％,P:≤0.028％,S:≤0.008％,Mo:≥0.50％,V:≥0.04％，余量为Fe和不可避免的杂质。
(S2)7Cr17MoV材料第二阶段加热：在550℃保温2小时后，以大于等于10℃/min升温速度加热至1090℃，保温10min；
(S3)淬火和深冷处理：1090℃保温10min后，将7Cr17MoV材料从炉中取出，浸入室温冷却水中淬火，随后置于-80℃的低温槽中深冷1小时。
(S3)7Cr17MoV材料的回火处理：在180℃下保温30min，取出后自然冷却至室温。
热处理之前需对加热材料进行真空封管或涂层处理，防止材料表面由于高温脱碳。热处理后进行硬度测试前要对材料进行打磨，避免表面缺陷和防脱碳涂层对硬度结果的影响。实验过程采用10mm*15mm*5mm的小形样品进行。
实施例2：
(S1)样品防护：对待处理样品进行封管处理防止样品在高温加热过程中发生表面脱碳现象。
(S2)第一阶段加热：将处理好的样品放在炉中随炉升温至550℃，加热速度约10℃/min，到温后保温2小时。
(S3)第二阶段加热：在550℃保温两个小时后，同样以10℃/min的加热速度升到1090℃，保温10min水冷做淬火处理。
(S4)深冷：将淬火后的样品放在零下80℃的低温槽中进行深冷处理，持续1h。
(S5)回火：最后在180℃下对样品进行30min回火。
本实例选用的冷轧退火成品板坯的初始洛氏硬度为18.84HRC，经550℃保温2小时、1090℃保温10分钟并水淬后硬度提升为62HRC，经过-80℃，1小时的深冷后硬度几乎没有变化，但是分布较为均匀，硬度值在平均值的上下波动小于1HRC。最后经180℃保温30分钟的回火处理，洛氏硬度值变为63.2HRC。
对比例1：
以同一批次的样品进行对照组实验，在初始硬度值同为18HRC的情况下，热处理的工艺流程为
(S1)样品防护：对待处理样品进行封管处理防止样品在高温加热过程中发生表面脱碳现象。
(S2)第一阶段加热：将处理好的样品放在炉中随炉升温至550℃，加热速度约10℃/min，到温后保温2小时。
(S3)第二阶段加热：在550℃保温两个小时后，同样以10℃/min的加热速度升到1090℃，保温10min水冷做淬火处理。
(S4)回火：最后在180℃下对样品进行30min回火。
550℃2h、1090℃10min水冷后硬度值变为58.7HRC，与上一组相比略有降低。不经过深冷处理，直接进入回火阶段，经180℃30分钟的回火后平均硬度值为60.64HRC，但硬度值的波动较大。
以上对本申请实施例所提供的一种用于制备硬度提高的7Cr17MoV不锈钢的方法及不锈钢，进行了详细介绍。以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
如在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求书当中所提及的“包含”、“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含/包括但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求书所界定者为准。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。
应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
上述说明示出并描述了本申请的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围，则都应在本申请所附权利要求书的保护范围内。
Claims (9)
1.一种用于制备硬度提高的7Cr17MoV不锈钢的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S1：对7Cr17MoV原料进行第一阶段加热，获得第一样品；
S2：对第一样品进行第二阶段加热，获得第二样品；
S3：对第二样品进行淬火和深冷处理，获得深冷样品；
S4：对深冷样品进行回火处理，获得硬度提高的7Cr17MoV不锈钢。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S1中第一阶段加热具体为：将7Cr17MoV原料以5-20℃/min的速度随炉升温至550℃，保温两小时后获得第一样品。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S2中第二阶段加热具体为：将第一样品以大于等于10℃/min升温速度加热至1090℃，保温10min后获得第二样品。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S3中淬火和深冷处理具体为：将第二样品从炉中取出，浸入室温冷却水中淬火，随后置于-80℃的低温槽中深冷1小时，获得深冷样品。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S4中回火处理具体为：将深冷样品在180℃下对样品进行30min回火处理。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S1中7Cr17MoV原料的具体成分质量百分比为：C:0.65-0.75％,Mn:0.4-0.6％,Si:0.40-0.60％,Cr:16.50-18.00％,P:≤0.028％,S:≤0.008％,Mo:≥0.50％,V:≥0.04％，余量为Fe和不可避免的杂质。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法在S1之前还包括对7Cr17MoV原料进行样品防护。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述样品防护过程具体为：对7Cr17MoV原料进行封管处理防止样品在高温加热过程中发生表面脱碳现象。
9.一种硬度提高的7Cr17MoV不锈钢，通过上述权利要求1-8之一所述的方法制备获得，其特征在于，所述7Cr17MoV不锈钢组织为回火马氏体、碳化物和极少量的残余奥氏体。
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| CN202211029918.XA CN115386690A (zh) | 2022-08-25 | 2022-08-25 | 一种用于制备硬度提高的7Cr17MoV不锈钢的方法及不锈钢 |
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| JP2001089826A (ja) * | 1999-09-22 | 2001-04-03 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 耐摩耗性に優れた熱間工具鋼 |
| CN112522635A (zh) * | 2020-10-22 | 2021-03-19 | 中国科学院金属研究所 | 一种刀具用高碳高铬马氏体不锈钢及其制备方法 |
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| JP2001089826A (ja) * | 1999-09-22 | 2001-04-03 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 耐摩耗性に優れた熱間工具鋼 |
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| Title |
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| 冯婧: "9Cr18钢的冷处理组织演变与磁学性质研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库（工程科技Ⅰ辑）》, 15 June 2013 (2013-06-15), pages 022 - 47 * |
| 黄少波等: "热处理工艺对7Cr17MoV马氏体不锈钢组织性能的影响", 《热加工工艺》, vol. 44, no. 24, 25 December 2015 (2015-12-25), pages 192 - 196 * |
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