[發明專利]一種提升00Cr12Ni10MoTi馬氏體時效不銹鋼低溫沖擊韌性的熱處理方法

有效

• 申請號: 202010065551.1
• 申請日: 2020-01-20
• 公開（公告）號: CN111118258B
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發明（設計）人: 孫明月;張洪林;徐斌;劉朝暉;李殿中
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: C21D1/18
• 分類號: C21D1/18;C22C38/04;C22C38/02;C22C38/06;C22C38/44;C22C38/50
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

本發明屬于冶金生產工藝技術領域，本發明涉及一種提升納米析出強化型00Cr12Ni10MoTi馬氏體時效不銹鋼低溫沖擊韌性的熱處理方法，滿足用戶對不同規格鍛造材料力學性能的技術需求。按重量百分比計，馬氏體時效不銹鋼為包含有下述組分的固溶時效處理棒材：C≤0.03％、Si≤0.03％、Mn≤0.15％、Ni 9.4～10.3％、Cr 11.5～12.5％、Mo 0.6～0.8％、Ti 0.18～0.21％、Al≤0.20％，余量為Fe和不可避免的雜質。熱處理方法包括按順序設置的雙固溶熱處理和時效熱處理，其中雙固溶熱處理包括預固溶處理、常規固溶處理和水淬處理工序三個步驟。采用本發明熱處理方法能夠在保證強度等級的前提下，顯著提升材料的低溫沖擊韌性，從而獲得良好的綜合力學性能。

技術領域

本發明屬于冶金生產工藝技術領域，本發明涉及一種提升納米析出強化型00Cr12Ni10MoTi馬氏體時效不銹鋼低溫沖擊韌性的熱處理方法，滿足用戶對不同規格鍛造材料力學性能的技術需求。

背景技術

馬氏體時效鋼因其具有高強度及良好的斷裂韌性，在航空航天、海洋建設及壓力容器等方面具有廣泛的應用。這與其多相組織密切相關的，包括高密度位錯板條馬氏體基體及彌散分布的納米級金屬間化合物析出相。隨著熱加工工藝水平的提高，目前國內外已經研發出較為完備的馬氏體時效鋼體系，以滿足現代工業發展需求。由于自身組織結構特點，馬氏體時效鋼主要應用在常溫構件上，例如：飛機起落架、航空緊固件等，而較少用于低溫環境中。然而，對于特殊低溫結構件，例如：低溫壓縮機主軸、液體燃料儲存容器等，不僅要求滿足高強度，而且應具備優良的低溫沖擊韌性，以保證服役安全性及可靠性。盡管傳統奧氏體鋼有優異的韌塑性，但強度級別不能滿足要求。

00Cr12Ni10MoTi鋼是我國仿原蘇聯研制成功的一種馬氏體時效不銹鋼，牌號為S03，它是在超低碳的Fe-12Cr-10Ni鋼中加入Mo、Ti、Al等合金化元素，使其具備傳統馬氏體時效鋼的析出強化效應以及抗腐蝕性能。該鋼通常在時效狀態下使用，其微觀組織特征是在時效馬氏體基體中彌散析出棒狀Ni₃(Ti,Al)強化相，并且在馬氏體板條間分布逆轉變奧氏體。其中，與基體呈共格關系的Ni₃(Ti,Al)保證了析出強化效果，而具有良好熱穩定性的逆轉變奧氏體能通過相變誘導塑性及改善界面應力集中提升材料低溫沖擊韌性。因其具備良好強韌性匹配，而被用作關鍵低溫結構件。

一般用于低溫環境(-196℃)下的關鍵結構件，要求對材料固溶熱處理和時效熱處理，在滿足相關協議要求的基礎上，盡可能提升材料在-196℃下的低溫沖擊韌性。因此，對材料的固溶熱處理和時效熱處理顯得尤為重要。

發明內容

本發明的目的在于提供一種提升00Cr12Ni10MoTi馬氏體時效不銹鋼低溫沖擊韌性的熱處理方法，以提升這種低溫用鋼的綜合力學性能。

本發明的技術方案是：

一種提升00Cr12Ni10MoTi馬氏體時效不銹鋼低溫沖擊韌性的熱處理方法，熱處理方法包括按順序設置的雙固溶熱處理和時效熱處理，其中雙固溶熱處理包括預固溶處理工序、常規固溶處理工序和水淬處理工序三個步驟，使得合金元素完全固溶于鐵基體中，并增加基體中的殘余奧氏體含量。

所述的提升00Cr12Ni10MoTi馬氏體時效不銹鋼低溫沖擊韌性的熱處理方法，按重量百分比計，馬氏體時效不銹鋼為包含有下述組分的固溶時效處理棒材：C≤0.03％、Si≤0.03％、Mn≤0.15％、Ni 9.4～10.3％、Cr 11.5～12.5％、Mo 0.6～0.8％、Ti 0.18～0.21％、Al≤0.20％，余量為Fe和不可避免的雜質。

所述的提升00Cr12Ni10MoTi馬氏體時效不銹鋼低溫沖擊韌性的熱處理方法，按重量百分比計，不可避免的雜質包括P和S，P≤0.010％，S≤0.20％。

所述的提升00Cr12Ni10MoTi馬氏體時效不銹鋼低溫沖擊韌性的熱處理方法，預固溶處理工序是按以下步驟進行的：