CN109487061A - 马氏体沉淀硬化不锈钢06Cr15Ni5Cu2Ti的热处理方法 - Google Patents

马氏体沉淀硬化不锈钢06Cr15Ni5Cu2Ti的热处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及马氏体沉淀硬化不锈钢06Cr15Ni5Cu2Ti的热处理方法,属于钢铁冶金技术领域。本发明所要解决的技术问题是现有马氏体沉淀硬化不锈钢热加工后硬度高,不易于冷变形及机械加工使用。本发明提供马氏体沉淀硬化不锈钢06Cr15Ni5Cu2Ti的热处理方法,包括固溶处理、调节处理、时效处理,其中调节处理在Ac1、Ac3之间保温0.5‑1小时,空冷,时效处理在低于Ac1的温度,保温0.5‑1h,然后空冷至室温。本发明使马氏体沉淀硬化不锈钢06Cr15Ni5Cu2Ti达到软化的效果,同时保持一定的强度,易于冷变形及机械加工使用。

Description

马氏体沉淀硬化不锈钢06Cr15Ni5Cu2Ti的热处理方法
技术领域
本发明属于钢铁冶金技术领域,具体涉及马氏体沉淀硬化不锈钢06Cr15Ni5Cu2Ti的热处理方法。
背景技术
沉淀硬化不锈钢(precipitation hardening stainless steel)是指在不锈钢化学成分的基础上添加不同类型、数量的强化元素,通过沉淀硬化过程析出不同类型和数量的碳化物、氮化物、碳氮化物和金属间化合物,既提高钢的强度又保持足够的韧性的一类高强度不锈钢,简称PH钢。沉淀硬化不锈钢根据其基体的金相组织可以分为马氏体型、半奥氏体型和奥氏体型3类。06Cr15Ni5Cu2Ti钢是一种以Cu为沉淀硬化元素的新型马氏体沉淀硬化不锈钢,固溶后空冷至室温即可获得马氏体结构,时效过程中析出富Cu的金属间化合物,产生沉淀硬化。06Cr15Ni5Cu2Ti马氏体沉淀硬化不锈钢具有较高强度、优良的塑性和韧性,耐蚀性能和焊接性能良好,适用于制造飞机发动机燃烧室和锥形梁安装边架等重要承力部件,是航空工业长期使用的材料。
马氏体沉淀硬化不锈钢热加工后,为降低硬度使之易于冷变形及机械加工使用,需进行软化处理。对于马氏体沉淀硬化不锈钢,固溶处理和过时效处理后都有一定的塑性变形能力。原则上不主张以固溶处理作为半成品的软化手段,因为固溶处理后的显微组织毕竟是板条状的马氏体,内部残存着很高的由于体积膨胀形成的应力,钢的裂纹敏感性很强,很容易从表面划痕诱发成表面裂纹,而且裂纹扩展速度极快,时常造成整批钢因裂纹而报废。而过时效处理虽然软化效果较固溶处理好,但其处理时间一般不短于20h,处理时间较长。
发明内容
本发明解决的技术问题是现有马氏体沉淀硬化不锈钢热加工后硬度高,不易于冷变形及机械加工使用。
本发明解决上述问题的技术方案是提供马氏体沉淀硬化不锈钢06Cr15Ni5Cu2Ti的热处理方法,步骤包括:
a.固溶处理:将06Cr15Ni5Cu2Ti钢加热到1000±10℃,保温1-2小时,然后空冷至室温;
b.调节处理:将固溶处理后的06Cr15Ni5Cu2Ti钢加热至Ac1、Ac3之间温度,保温0.5-1小时,然后空冷至室温;
c.时效处理:将调节处理后的06Cr15Ni5Cu2Ti钢在低于Ac1的温度保温0.5-1h,然后空冷至室温。
其中,06Cr15Ni5Cu2Ti钢的化学成分以质量百分数计为碳≤0.08%、硅≤0.70%、锰≤1.0%、磷≤0.02%、硫≤0.018%、铬13.50%~14.80%、镍4.8%~5.8%、铜1.75%~2.50%、钛0.03%~0.15%,余量为铁及杂质。
其中,Ac1为加热时奥氏体转变的开始温度,Ac3为加热时奥氏体转变的终了温度。
其中,调节处理的温度控制在640~660℃。
作为优选的,调节处理的温度控制在650℃。
其中,时效处理的温度为550℃。
本发明的有益效果:
本发明在固溶处理后,接着在Ac1、Ac3之间温度进行调整处理,此时06Cr15Ni5Cu2Ti钢内开始出现部分奥氏体相,且含一定析出相;本发明在固溶处理、调节处理后,在稍低于Ac1的温度在较短的时间内进行时效处理,此时有逆转奥氏体的出现,且有细小弥散的强化相,强韧综合性能较好;本发明通过大量实验,对调节处理和时效处理的温度、时间进行了严格的控制,抗拉强度为1030MPa,屈服强度为940MPa,冲击功162J,使马氏体沉淀硬化不锈钢06Cr15Ni5Cu2Ti达到软化的效果,同时保持一定的强度,易于冷变形及机械加工使用。
具体实施方式
本发明提供马氏体沉淀硬化不锈钢06Cr15Ni5Cu2Ti的热处理方法,步骤包括:
a.固溶处理:将06Cr15Ni5Cu2Ti钢加热到1000±10℃,保温1-2小时,然后空冷至室温;
b.调节处理:将固溶处理后的06Cr15Ni5Cu2Ti钢加热至Ac1、Ac3之间温度,保温0.5-1小时,然后空冷至室温;
c.时效处理:将调节处理后的06Cr15Ni5Cu2Ti钢在低于Ac1的温度,保温0.5-1h,然后空冷至室温。
上述热处理过程中,固溶处理后完全奥氏体化,调节处理后开始出现部分奥氏体相,且含一定析出相,时效处理后有逆转奥氏体的出现,且有细小弥散的强化相,因此强韧综合性能较好。
其中,其中,06Cr15Ni5Cu2Ti钢的化学成分以质量百分数计为碳≤0.08%、硅≤0.70%、锰≤1.0%、磷≤0.02%、硫≤0.018%、铬13.50%~14.80%、镍4.8%~5.8%、铜1.75%~2.50%、钛0.03%~0.15%,余量为铁及杂质。
其中,Ac1为加热时奥氏体转变的开始温度,Ac3为加热时奥氏体转变的终了温度。
其中,调节处理的温度控制在640~660℃。
作为优选的,调节处理的温度控制在650℃。
其中,时效处理温度稍低于Ac1即可。
作为优选的,时效处理的温度控制在550℃。
以下通过实施例对本发明作进一步的解释和说明。
选取06Cr15Ni5Cu2Ti钢的热轧开坯样,该钢的主要成分及其含量见表1。经formastor FⅡ高温相变仪测试,该钢的相变特征温度AC1、AC3、Ms(马氏体转变开始点)见表2。根据上述相变特征温度,在以下实施例和对比例中对该06Cr15Ni5Cu2Ti钢进行不同工艺的热处理,处理后的试样按国家标准GB/T228.1-2010标准进行力学性能测试,测试结果见表3。
表1
钢种 C Si Mn P S Cr Mo Ni Cu Ti
06Cr15Ni5Cu2Ti 0.05 0.40 0.50 0.0043 0.0031 14.8 0.07 5.05 2.01 0.18
表2
临界点 Ac1 Ac3 Ms
温度℃ 565 700 175
对比例1:将06Cr15Ni5Cu2Ti钢样在加热炉中升温至1000℃,保温1.5h后空冷至室温。
对比例2:将06Cr15Ni5Cu2Ti钢样在加热炉中升温至1000℃,保温1.5h后空冷至室温,在550℃进行0.5h的时效处理,空冷至室温。
实施例1~4为将06Cr15Ni5Cu2Ti钢样在加热炉中升温至1000℃,保温1.5h后空冷至室温,分别在580℃、600℃、650℃、700℃进行1h的调整处理,空冷至室温,将调整处理后的试样在550℃进行0.5h的时效处理,空冷至室温。
对比例3:将06Cr15Ni5Cu2Ti钢样在加热炉中升温至1000℃,保温1.5h后空冷至室温,在800℃进行1h的调整处理,空冷至室温,将调整处理后的试样在550℃进行0.5h的时效处理,空冷至室温。
对比例4:将06Cr15Ni5Cu2Ti钢样在加热炉中升温至1000℃,保温1.5h后空冷至室温,在850℃进行1h的调整处理,空冷至室温,将调整处理后的试样在550℃进行0.5h的时效处理,空冷至室温。
表3
由上述对比例1和对比例2可以看到,06Cr15Ni5Cu2Ti钢在1000℃固溶1.5h后空冷的抗拉强度为1060MPa,屈服强度为980MPa,冲击功120J,显微硬度值为361.5;固溶处理后直接进行550℃时效处理的抗拉强度为1093MPa,屈服强度为1040MPa,冲击功115J,显微硬度值为388.8。
固溶处理后显微组织为板条状的马氏体,没有析出相生成,强度较时效状态低,但板条状马氏体内部残存着很高的由于体积膨胀形成的应力,钢的裂纹敏感性很强,很容易从表面划痕诱发成表面裂纹;时效处理后强度提高,经扫描电镜、透射电镜分析,钢内部含细小弥散的强化相,故其强度较高,不适宜冷变形及机械加工。
本发明实施例在1000℃固溶后,在Ac1、Ac3之间温度调整处理一次,然后再进行时效处理,则强度有一定程度降低,塑韧性得到提高,其中调整处理温度为650℃时,抗拉强度为1030MPa,屈服强度为940MPa,冲击功162J,其强度有所降低,但塑韧性得到较大提高,经X射线及扫描电镜、透射电镜分析,试样中含10%的奥氏体含量,且有一定细小弥散的强化相,导致其高强度、高韧性。

Claims (5)

1.马氏体沉淀硬化不锈钢06Cr15Ni5Cu2Ti的热处理方法,其特征在于包括如下步骤:
a.固溶处理:将06Cr15Ni5Cu2Ti钢加热到1000±10℃,保温1-2小时,然后空冷至室温;
b.调节处理:将固溶处理后的06Cr15Ni5Cu2Ti钢加热至Ac1、Ac3之间温度,保温0.5-1小时,然后空冷至室温;
c.时效处理:将调节处理后的06Cr15Ni5Cu2Ti钢在低于Ac1的温度,保温0.5-1h,然后空冷至室温。
2.根据权利要求1所述的马氏体沉淀硬化不锈钢06Cr15Ni5Cu2Ti的热处理方法,其特征在于:所述马氏体沉淀硬化不锈钢06Cr15Ni5Cu2Ti的化学成分以质量百分数计控制为碳≤0.08%、硅≤0.70%、锰≤1.0%、磷≤0.02%、硫≤0.018%、铬13.50%~14.80%、镍4.8%~5.8%、铜1.75%~2.50%、钛0.03%~0.15%,余量为铁及杂质。
3.根据权利要求1或2所述的马氏体沉淀硬化不锈钢06Cr15Ni5Cu2Ti的热处理方法,其特征在于:所述调节处理的温度控制在640~660℃。
4.根据权利要求1~3任一项所述的马氏体沉淀硬化不锈钢06Cr15Ni5Cu2Ti的热处理方法,其特征在于:所述调节处理的温度为650℃。
5.根据权利要求1~4任一项所述的马氏体沉淀硬化不锈钢06Cr15Ni5Cu2Ti的热处理方法,其特征在于:所述时效处理的温度为550℃。
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