[發(fā)明專利]逆變奧氏體韌化的馬氏體不銹鋼及其制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810102932.5
• 申請日: 2018-02-01
• 公開（公告）號: CN108251759B
• 公開（公告）日: 2019-09-27
• 發(fā)明（設計）人: 陳光;徐馳;卜春成;馮亞亞
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: C22C38/44
• 分類號: C22C38/44;C22C38/50;C22C38/06;C22C38/02;C22C38/34;C21D8/00
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 鄒偉紅

本發(fā)明公開了一種逆變奧氏體韌化的馬氏體不銹鋼及其制造方法，按質量百分比計其組分如下：C 0.001~0.40，Cr 11.0~22.0，Ni 1.0~12.0，Mo 0~3.0，Ti 0.07~1.50，Al 0.05~1.50，Si 0.10~2.0，余量為Fe和不可避免的雜質，該不銹鋼的制造步驟為：首先用電爐熔煉，后用AOD爐精煉并鑄造成鋼錠；進行熱軋或熱鍛處理；奧氏體化處理并空冷淬火；深冷處理；回火。本發(fā)明以逆變奧氏體形成的熱動力學條件和其馬氏體轉變的機理為依據(jù)，為逆變奧氏體創(chuàng)造細小彌散的形核位置，并提高奧氏體熱穩(wěn)定性，從而使馬氏體板條間形成大量細長條狀的逆變奧氏體，顯著改善了馬氏體不銹鋼韌塑性。

技術領域

本發(fā)明屬于合金鋼領域，涉及一種逆變奧氏體韌化的馬氏體不銹鋼及其制造方法，尤其適用于航空航天、火電核電、家用電器、汽車行業(yè)、精密醫(yī)療器械等高強韌耐蝕鋼。

背景技術

馬氏體不銹鋼抗拉強度高，延展性好，具有良好的耐蝕性和可加工性以及較低的成本。目前，此類鋼種主要應用于海上石油天然氣開采用無縫管和輸送管道、濕天然氣處理設施、水力發(fā)電、壓縮機葉輪、原子能電站鑄件和壓力容器等。

其優(yōu)異的性能源于特殊的微觀組織結構。經過合適的淬火和回火熱處理后，其組織為回火馬氏體和彌散分布在片層中的逆變奧氏體的兩相結構。逆變奧氏體由馬氏體轉變而來，與淬火過程中轉變不完全的殘余奧氏體不用。由于逆變奧氏體硬度低易變形，緩解了板條間密集排列的位錯前端引起的應力集中，可阻止裂紋在馬氏體板條之間的擴展，并且會在塑性變形過程中發(fā)生馬氏體相變，進一步吸收變形功，從而顯著改善材料的韌塑性。

形成足夠數(shù)量的細小逆變奧氏體并提高其穩(wěn)定性是獲得韌化效果的重要條件。在Q-P處理的TRIP鋼中，獲得奧氏體的方式是將鋼從奧氏體化溫度淬火至Ms~Mf之間某一溫度，形成馬氏體/貝氏體和未轉變的殘余奧氏體，此后加熱至碳分配溫度，使C元素從過飽和的馬氏體或貝氏體擴散至奧氏體中，從而提高奧氏體穩(wěn)定性并保留至室溫，從本質上說這是一種殘余奧氏體。在低合金鋼如BA160、沉淀硬化不銹鋼、馬氏體回火鋼中，逆變奧氏體是增加韌塑性的重要方式。其獲得逆變奧氏體的方式是通過淬火+回火或多次淬火+多次回火，回火溫度在Ac₁~Ac₃之間的兩相區(qū)，從而使部分馬氏體轉變?yōu)閵W氏體。上述方法主要是利用奧氏體形成元素C來穩(wěn)定奧氏體，由于C擴散能力強，在回火后易從室溫非平衡的奧氏體中擴散到周圍基體中，減弱奧氏體穩(wěn)定性。為使逆變奧氏體更細小，是通過反復相變形成更多界面，為逆變奧氏體提供形核位置，但不能有效調控奧氏體生長行為，因此逆變奧氏體尺度一般較大，在形變過程中一旦轉變?yōu)轳R氏體，即會成為誘發(fā)裂紋的重要因素，危害塑韌性。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種逆變奧氏體韌化的馬氏體不銹鋼及其制造方法，通過形成大量細小的不含Ni的碳化物和富Ni的析出相，從而制造富Ni區(qū)域，為逆變奧氏體提供形核核心，細化逆變奧氏體并提高其熱穩(wěn)定性。

針對上述目的，本發(fā)明采用的具體技術方案為：

該逆變奧氏體韌化的馬氏體不銹鋼，其化學組成成分（wt.%）為C 0.001~0.40，Cr11.0~22.0，Ni 1.0~12.0，Mo 0~3.0，Ti 0.07~1.50，Al 0.05~1.50，Si 0.10~2.0，余量為Fe和不可避免的雜質。

上述不銹鋼的制造方法，包括以下步驟：

（1）根據(jù)目標不銹鋼成分進行配料，并對原料依次進行電爐熔煉、AOD爐精煉和鑄造；

（2）熱軋或熱鍛處理；

（3）奧氏體化處理，然后空冷淬火；

（4）深冷處理；

（5）回火熱處理。