CN118086633A - 一种抑制马氏体不锈钢热轧板中网状碳化物引发轧制沿晶开裂的热处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种抑制马氏体不锈钢热轧板中网状碳化物引发轧制沿晶开裂的热处理方法，属于马氏体不锈钢加工技术领域。所述热处理方法为对热轧退火态马氏体不锈钢依次进行分阶段保温淬火处理、回火处理；所述马氏体不锈钢为5Cr15MoV马氏体不锈钢；所述分阶段保温淬火处理为：在惰性气氛下，在1120‑1180℃保温1‑1.5h，然后以80～120℃/min的冷却速度冷却至870‑920℃保温0.5‑1h，淬水快速冷却至室温；所述回火处理为：在220‑250℃保温1.5‑2.5h，然后快速进行空冷。本发明提供的热处理方法可以调整马氏体不锈钢中碳化物的数量和分布，提高耐晶间腐蚀性能，提升马氏体不锈钢的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及马氏体不锈钢加工技术领域，特别涉及一种抑制马氏体不锈钢热轧板中网状碳化物引发轧制沿晶开裂的热处理方法。
背景技术
高碳马氏体不锈钢，由于其较高的碳含量和铬含量，在保证了耐蚀性的同时，极大地提高了硬度和耐磨性，被广泛应用于制造优质刀剪、外科刀具等。在马氏体不锈钢使用中，除了耐磨、耐蚀，碳化物的尺寸、分布状态直接和性能相关，马氏体不锈钢的使用组织由淬火状态下马氏体、细粒状碳化物、残余奥氏体组成。为了获得理想的最终组织，钢材淬火前必须具有良好的球化退火组织，即抑制晶界处网状碳化物的形成。马氏体不锈钢在轧制后的冷却过程中，二次碳化物会沿着晶界析出呈网状，对于后续冷加工、耐蚀性等会产生很大的影响。因此如何降低马氏体不锈钢热轧板中网状碳化物的形成，细化碳化物成为马氏体不锈钢制备、加工过程中亟需解决的问题。
高碳马氏体不锈钢与普通马氏体不锈钢相比，碳化物析出的种类、数量更多，均匀、细小弥散碳化物的析出，有利于提高材料的强度、耐磨性，但是碳化物过多的析出于晶界，甚至晶界形成网状碳化物，将严重降低材料的力学性能和耐蚀性。所以控制马氏体不锈钢中碳化物的析出行为，对于调控马氏体不锈钢的力学性能、耐蚀性能具有重要的意义。
淬火温度的高低、保温时间的长短会影响到马氏体不锈钢中碳化物的回溶，同时淬火冷却过程也会影响到马氏体不锈钢中碳化物的析出，因此合理调控淬火、回火工艺，对于马氏体不锈钢中碳化物分布影响很大，可影响到力学性能和耐蚀性能。
发明内容
有鉴于此，本发明目的在于提供一种抑制马氏体不锈钢热轧板中网状碳化物引发轧制沿晶开裂的热处理方法，本发明提供的热处理方法可以调控5Cr15MoV马氏体不锈钢网状碳化物，抑制网状碳化物引发轧制沿晶开裂及耐蚀性下降，以提升马氏体不锈钢的使用寿命。
为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：一种抑制马氏体不锈钢热轧板中网状碳化物引发轧制沿晶开裂的热处理方法，对热轧退火态马氏体不锈钢依次进行分阶段保温淬火处理、回火处理；所述马氏体不锈钢为5Cr15MoV马氏体不锈钢；
所述分阶段保温淬火处理为：在惰性气氛下，在1120-1180℃保温1-1.5h，然后缓冷至室温；所述缓冷至室温的方法为：以80～120℃/min的冷却速度冷却至870-920℃保温0.5-1h，然后淬水快速冷却至室温；
所述回火处理为：在220-250℃保温1.0-2.5h，然后快速进行空冷。
马氏体不锈钢产品存在由于晶界呈网状碳化物分布引发的马氏体不锈钢板轧制过程中沿晶开裂及耐蚀性下降的问题，这一组织形态将严重影响后续马氏体不锈钢的机加工和使用性能。而通常马氏体不锈钢的常规热处理方法为一定淬火温度下，保温一定时间后进行淬火处理，并进行低温回火处理。而本发明提出了一种分阶段加热保温后淬火、在进行低温回火处理的热处理方法，利用分阶段高温保温、随炉缓冷低温保温后淬火处理，有利于调整马氏体不锈钢中碳化物的数量和分布，并利用5Cr15MoV马氏体不锈钢中所含有的V、Mo元素，利用马氏体不锈钢中弥散V碳化物，调控M23C6碳化物的形成，调控其在晶内的析出；利用Mo进一步改善5Cr15MoV马氏体不锈钢的耐蚀性能，最终提升马氏体不锈钢的力学性能和耐蚀性能。
优选地，所述分阶段保温淬火处理为：在惰性气氛下，在1150-1160℃保温1.1-1.5h，然后缓冷至室温；所述缓冷至室温的方法为：以80～120℃/min的冷却速度冷却至890-910℃保温0.5-0.8h，然后淬水快速冷却至室温；
所述回火处理为：在240-250℃保温1.0-2h，然后快速进行空冷。
优选地，所述分阶段保温淬火处理为：在惰性气氛下，在1160℃保温1.2h，然后缓冷至室温；所述缓冷至室温的方法为：以80～120℃/min的冷却速度冷却至890℃保温0.8h，然后淬水快速冷却至室温；所述回火处理为：在250℃保温1.5h，然后快速进行空冷；或，
在惰性气氛下，在1160℃保温1.1h，然后缓冷至室温；所述缓冷至室温的方法为：以80～120℃/min的冷却速度冷却至890℃保温0.7h，然后淬水快速冷却至室温；所述回火处理为：在240℃保温1.0h，然后快速进行空冷；或，
在惰性气氛下，在1150℃保温1.5h，然后缓冷至室温；所述缓冷至室温的方法为：以80～120℃/min的冷却速度冷却至910℃保温0.5h，然后淬水快速冷却至室温；所述回火处理为：在240℃保温2h，然后快速进行空冷。
优选地，所述5Cr15MoV马氏体不锈钢的化学成分按重量百分比计为：C 0.45-0.55％、Si 0.35-0.55％、Mn 0.35-0.65％、Cr 14.3-16.0％、Mo 0.45-0.75％、V 0.07-0.13％、Ni≤0.65％、B 0.004-0.012％，余量为Fe及其他不可避免的杂质元素。
优选地，所述5Cr15MoV马氏体不锈钢为供货热轧退火态的组织。
有益技术效果：
本发明针对马氏体不锈钢产品由于晶界碳化物引发的轧制沿晶开裂及耐蚀性下降的问题，提出了一种热处理方法，通过分阶段保温淬火处理、低温回火处理，利用5Cr15MoV马氏体不锈钢中Mo、V的协同作用，调控碳化物的析出、提高耐晶间腐蚀性能，提升马氏体不锈钢的使用寿命。
附图说明
图1为实施例1中马氏体不锈钢热轧板原料组织的SEM图；
图2为实施例1中马氏体不锈钢淬火、回火热处理后的组织的SEM图；
图3为对比例1中马氏体不锈钢热轧料进行常规热处理后，后续轧制过程中产生的晶界沿晶开裂的SEM图；
图4为实施例1中马氏体不锈钢热轧料进行马氏体不锈钢淬火、回火热处理后，后续轧制过程中经的热轧并没有产生开裂现象的SEM图。
具体实施方式
本发明提供了一种抑制马氏体不锈钢热轧板中网状碳化物引发轧制沿晶开裂的热处理方法，具体包括以下步骤：
(1)分阶段保温淬火处理：在惰性气氛环境条件下，在热轧退火态5Cr15MoV马氏体不锈钢板中切取10mm×10mm×3mm试样，管式炉升温到1120-1180℃，试样置于箱式炉中保温1-1.5h后将样品以80～120℃/min的冷却速度冷却至870-920℃保温0.5-1h，然后淬水快速冷却至室温；
(2)回火处理：将箱式炉加热到220-250℃，然后将步骤(1)所得试样置于箱式炉中保温1.0-2.5h的回火处理，随后将试样快速拿出空冷；
所述5Cr15MoV马氏体不锈钢热轧钢板的化学成分按重量百分比计为：C 0.45-0.55％、Si 0.35-0.55％、Mn 0.35-0.65％、Cr 14.3-16.0％、Mo 0.45-0.75％、V 0.07-0.13％、Ni≤0.65％、B 0.004-0.012％，余量为Fe及其他不可避免的杂质元素；所述5Cr15MoV马氏体不锈钢为供货热轧退火态的组织，成分符合EN10088-2:2005要求。
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
以下各实施例中所述5Cr15MoV马氏体不锈钢为供货热轧退火态的组织，成分符合EN10088-2:2005要求。
实施例1
一种抑制5Cr15MoV马氏体不锈钢中网状碳化物引发轧制沿晶开裂的热处理方法：
(1)分阶段保温淬火处理：在惰性气氛环境条件下，在5Cr15MoV马氏体不锈钢中切取10mm×10mm×3mm试样，管式炉升温到1160℃，试样置于箱式炉中保温1.2h后将样品以100℃/min的冷却速度冷却至890℃，保温0.8h后，淬水快速冷却至室温；
(2)回火处理：将箱式炉加热到250℃，然后将步骤(1)所得试样置于箱式炉中保温1.5h的回火处理，随后将试样快速拿出空冷；
所述5Cr15MoV马氏体不锈钢的化学成分按重量百分比计为：C 0.51％、Si0.44％、Mn 0.52％、Cr 15.0％、Mo 0.59％、V 0.08％、Ni 0.65％、B 0.008％，余量为Fe及其他不可避免的杂质元素。
对比例1
取实施例1中5Cr15MoV马氏体不锈钢中10mm×10mm×3mm的试样，在1060℃，保温时间40分钟后淬油。
对马氏体不锈钢热轧板原料组织和经过实施例1处理后的组织进行SEM表征，由图1和图2可以看出，马氏体不锈钢热轧板原料组织中可见晶界存在连成网状的碳化物，而经过本申请实施例的热处理之后，热轧态试样中晶界碳化物的数量明显减少，并且晶内的碳化物也更为细小、弥散，有利于提升马氏体不锈钢的性能。
由图3和图4的SEM图可以看出，采用马氏体不锈钢热轧料进行常规热处理(对比例1)、本发明热处理后(实施例1)的微观组织，可以看到常规热处理的料产生了沿着晶界的裂纹，而经本发明的分阶段热处理的试样并没有产生开裂现象。
实施例2
一种抑制5Cr15MoV马氏体不锈钢网状碳化物引发轧制沿晶开裂的热处理方法：
(1)分阶段保温淬火处理：在惰性气氛环境条件下，在5Cr15MoV马氏体不锈钢中切取10mm×10mm×3mm试样，管式炉升温到1160℃，试样置于箱式炉中保温1.1h后将样品以90℃/min的冷却速度冷却至890℃，保温0.7h后，淬水快速冷却至室温；
(2)回火处理：将箱式炉加热到240℃，然后将步骤(1)所得试样置于箱式炉中保温1.0h的回火处理，随后将试样快速拿出空冷；
所述5Cr15MoV马氏体不锈钢的化学成分按重量百分比计为：C 0.52％、Si0.46％、Mn 0.55％、Cr 15.3％、Mo 0.63％、V 0.08％、Ni 0.2％、B 0.007％，余量为Fe及其他不可避免的杂质元素。
对本实施例热处理后的材料进行SEM表征，测试结果与实施例1类似，经过本发明实施例的热处理之后，碳化物析出减少。
实施例3
一种抑制5Cr15MoV网状碳化物引发轧制沿晶开裂的热处理方法：
(1)分阶段淬火处理：在惰性气氛环境条件下，在5Cr15MoV马氏体不锈钢中切取10mm×10mm×3mm试样，管式炉升温到1150℃，试样置于箱式炉中保温1.5h后将样品以95℃/min的冷却速度冷却至910℃，保温0.5h后，淬水快速冷却至室温；
(2)回火处理：将箱式炉加热到240℃，然后将步骤(1)所得试样置于箱式炉中保温2h的回火处理，随后将试样快速拿出空冷；
所述5Cr15MoV马氏体不锈钢热轧钢板的化学成分按重量百分比计为：C 0.54％、Si 0.45％、Mn 0.53％、Cr 15.1％、Mo 0.67％、V 0.07-％、Ni 0.24％、B 0.0065％，余量为Fe及其他不可避免的杂质元素。
对本实施例热处理后的材料进行SEM表征，测试结果与实施例1类似，经过本发明实施例的热处理之后，热轧态试样中晶界碳化物的数量明显减少，并且晶内的碳化物也更为细小、弥散，有利于提升马氏体不锈钢的性能。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种抑制马氏体不锈钢热轧板中网状碳化物引发轧制沿晶开裂的热处理方法，其特征在于，对热轧退火态马氏体不锈钢依次进行分阶段保温淬火处理、回火处理；所述马氏体不锈钢为5Cr15MoV马氏体不锈钢；
所述分阶段保温淬火处理为：在惰性气氛下，在1120-1180℃保温1-1.5h，然后缓冷至室温；所述缓冷至室温的方法为：以80～120℃/min的冷却速度冷却至870-920℃保温0.5-1h，然后淬水快速冷却至室温；
所述回火处理为：在220-250℃保温1.0-2.5h，然后快速进行空冷。
2.根据权利要求1所述的热处理方法，其特征在于，所述分阶段保温淬火处理为：在惰性气氛下，在1150-1160℃保温1.1-1.5h，然后缓冷至室温；所述缓冷至室温的方法为：以80～120℃/min的冷却速度冷却至890-910℃保温0.5-0.8h，然后淬水快速冷却至室温；
所述回火处理为：在240-250℃保温1.0-2h，然后快速进行空冷。
3.根据权利要求1或2所述的热处理方法，其特征在于，所述分阶段保温淬火处理为：在惰性气氛下，在1160℃保温1.2h，然后缓冷至室温；所述缓冷至室温的方法为：以80～120℃/min的冷却速度冷却至890℃保温0.8h，然后淬水快速冷却至室温；所述回火处理为：在250℃保温1.5h，然后快速进行空冷；或，
在惰性气氛下，在1160℃保温1.1h，然后缓冷至室温；所述缓冷至室温的方法为：以80～120℃/min的冷却速度冷却至890℃保温0.7h，然后淬水快速冷却至室温；所述回火处理为：在240℃保温1.0h，然后快速进行空冷；或，
在惰性气氛下，在1150℃保温1.5h，然后缓冷至室温；所述缓冷至室温的方法为：以80～120℃/min的冷却速度冷却至910℃保温0.5h，然后淬水快速冷却至室温；所述回火处理为：在240℃保温2h，然后快速进行空冷。
4.根据权利要求1-3任一项所述的热处理方法，其特征在于，所述5Cr15MoV马氏体不锈钢的化学成分按重量百分比计为：C 0.45-0.55％、Si0.35-0.55％、Mn 0.35-0.65％、Cr14.3-16.0％、Mo 0.45-0.75％、V 0.07-0.13％、Ni≤0.65％、B 0.004-0.012％，余量为Fe及其他不可避免的杂质元素。
5.根据权利要求1-4任一项所述的热处理方法，其特征在于，所述5Cr15MoV马氏体不锈钢为供货热轧退火态的组织。
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