[發明專利]具跨尺度多相原位增強效應的耐熱合金鋼及其微結構調控工藝

有效

• 申請號: 201510571796.0
• 申請日: 2015-09-09
• 公開（公告）號: CN105154788B
• 公開（公告）日: 2017-03-01
• 發明（設計）人: 王章忠;張保森;毛向陽;朱帥帥;巴志新;董強勝
• 申請（專利權）人: 南京工程學院
• 主分類號: C22C38/58
• 分類號: C22C38/58;C22C38/50;C21D8/00
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司32224
• 代理人: 董建林

1.具跨尺度多相原位增強效應的耐熱合金鋼成分，其特征在于：包括以下質量百分數wt%的合金元素：C：0.20~0.45，Mn：1.0~2.0，Cr：2.0~4.0，Ni：1.5~3.0，Ti：0.3~0.8，Mo：0.01~0.1，Cu：0.2~0.8，N：0.005~0.015，RE：0.001~0.008，P：≤0.005，S：0.005~0.01；還包括V、Nb中的任意一種或兩種，V和Nb含量總和為0.05~0.3；余量為Fe及不可避免的雜質。

2.根據權利要求1所述的具跨尺度多相原位增強效應的耐熱合金鋼成分，其特征在于：V和Nb的質量百分數分別為V：0.02~0.15wt%，Nb：0.01~0.15wt%。

3.根據權利要求2所述的具跨尺度多相原位增強效應的耐熱合金鋼成分，其特征在于：前述的合金元素經精煉軋制而成耐熱合金鋼。

4.根據權利要求1~3任一項所述的具跨尺度多相原位增強效應的耐熱合金鋼的微結構調控工藝，其特征在于：包括以下步驟：

S1、將耐熱合金鋼試加熱至1100~1200℃使其奧氏體化，除Ti的碳、氮化物外，其余合金元素完全固溶于奧氏體中，然后空冷至950~1050℃進行高溫預變形，變形量為15%~35%，變形速率為0.1/s~0.8/s，高溫預變形后形成Ti、Nb的碳化物、氮化物或碳氮化物增強的形變奧氏體組織；

S2、將S1中的形變奧氏體組織空冷至850~900℃進行多道次變形，控制各道次的時間間隔為80~900s并及時加熱補溫，變形總量為20%~60%，變形速率為0.2/s~1/s，多道次變形后形成Ti、Nb、V的碳化物、氮化物或碳氮化物彌散強化的形變鐵素體組織，并空冷至室溫；

S3、對S2中的形變鐵素體組織進行調質處理，淬火溫度為870~890℃，保溫時間為0.5~2小時，水冷至室溫；回火溫度為550~650℃，回火時間為1~4h，空冷至室溫。

5.根據權利要求4所述的具跨尺度多相原位增強效應的耐熱合金鋼的微結構調控工藝，其特征在于：所述形變奧氏體組織和形變鐵素體組織均為原位相變產物，彌散相間分布于鐵素體基體上，尺度為納米到亞微米的跨尺度復合；納米尺度增強相包括MX型碳、氮化物的多種組合，其尺寸為3~50nm；亞微米尺度增強相包括Me3C、Me23C6、Me7C3、Me2C和MeC型碳氮化合物的組合，其尺寸為100~300nm；M代表合金元素中的金屬元素Ti、Nb、V和Mo，X代表碳元素或氮元素，C代表碳元素，Me代表合金元素中的金屬元素Fe、Cr、Mo。

6.根據權利要求4所述的具跨尺度多相原位增強效應的耐熱合金鋼的微結構調控工藝，其特征在于：所述MX型碳、氮化物的多種組合包括TiN、TiC、NbC、NbN、Ti(C,N)、Nb(C,N)、VN、VC、V(C,N)、(Ti,Mo)C、(Ti,Mo)N或(Ti,Mo)(C,N)。

7.根據權利要求4所述的具跨尺度多相原位增強效應的耐熱合金鋼的微結構調控工藝，其特征在于：所述多道次變形的次數為至少3次。

8.根據權利要求4所述的具跨尺度多相原位增強效應的耐熱合金鋼的微結構調控工藝，其特征在于：所述形變奧氏體組織和形變鐵素體組織的形變均是在智能控制多功能鍛軋設備上進行的，加熱、輸送、變形及工藝參量均通過控制系統實現。

9.根據權利要求4所述的具跨尺度多相原位增強效應的耐熱合金鋼的微結構調控工藝，其特征在于：所述加熱均是采用感應加熱方式。