[發明專利]具有高膨脹性和熱穩定性的沉淀硬化型奧氏體合金鋼及其制造方法

有效

• 申請號: 202011193750.7
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112301283B
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發明（設計）人: 楊旗;王敏
• 申請（專利權）人: 上海材料研究所
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/04;C22C38/06;C22C38/42;C22C38/44;C22C38/46;C22C38/48;C21D7/13;C21D8/00;C22C33/04
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 褚明偉

1.一種具有高膨脹性和熱穩定性的沉淀硬化型奧氏體合金鋼，其特征在于，其化學成分質量百分比為：0.46%≤C≤0.62%，6.6%≤Mn≤12.8%，0.8%≤Si≤2.1%，1.2%≤Al≤2.2%，8.5%≤Cr≤11.9%，3.5%≤Ni≤7.7%，2.0%≤Mo≤3.1%，0.6%≤Cu≤3.3%，0.51%≤V≤1.2%，0.15%≤Nb≤0.95%，N≤0.03%，P＜0.015%，S≤0.05%，其余為Fe和不可避免的雜質元素；其中，Nb和V元素質量百分比還需滿足如下關系：0.83%≤0.7Nb+V≤1.57%；Si和Al元素質量百分比還需滿足如下關系：2.0%≤Al+Si≤3.9%；

所述具有高膨脹性和熱穩定性的沉淀硬化型奧氏體合金鋼的基體組織為單一奧氏體組織和均勻彌散分布在奧氏體基體中的細小第二相顆粒；

所述第二相顆粒主要為C元素與V、Nb元素間形成的MX型碳化物和MX型碳氮化物以及C元素與Cr元素間形成的Cr₂₃C₆碳化物；

所述具有高膨脹性和熱穩定性的沉淀硬化型奧氏體合金鋼的物理和力學性能滿足：線膨脹系數α_m(25,400)≥17.5×10^-6/℃、室溫硬度≥38 HRC、700℃下保溫24 h后室溫硬度≥36HRC。

2.權利要求1所述具有高膨脹性和熱穩定性的沉淀硬化型奧氏體合金鋼的制造方法，其特征在于，包括以下步驟：

1）按以下成分配比冶煉、鑄造，得到鑄坯

化學成分的質量百分數為：0.46%≤C≤0.62%，6.6%≤Mn≤12.8%，0.8%≤Si≤2.1%，1.2%≤Al≤2.2%，8.5%≤Cr≤11.9%，3.5%≤Ni≤7.7%，2.0%≤Mo≤3.1%，0.6%≤Cu≤3.3%，0.51%≤V≤1.2%，0.15%≤Nb≤0.95%，N≤0.03%，P＜0.015%，S≤0.05%，其余為Fe和不可避免的雜質元素；其中，Nb和V元素質量百分比還需滿足如下關系：0.83%≤0.7Nb+V≤1.57%；Si和Al元素質量百分比還需滿足如下關系：2.0%≤Al+Si≤3.9%；

2）熱變形加工

采用1050～1230℃加熱鑄坯，保溫1～6 h，然后將鑄坯熱加工成棒材或板材；

3）變形后熱處理

變形后熱處理包括固溶處理和時效處理兩個工序，先對熱加工變形后的棒材或板材做固溶處理，再對固溶處理后的材料進行時效處理。

3.權利要求1所述具有高膨脹性和熱穩定性的沉淀硬化型奧氏體合金鋼的制造方法，其特征在于，包括以下步驟：

1）按以下成分配比冶煉、鑄造，得到鑄坯

化學成分的質量百分數為：0.46%≤C≤0.62%，6.6%≤Mn≤12.8%，0.8%≤Si≤2.1%，1.2%≤Al≤2.2%，8.5%≤Cr≤11.9%，3.5%≤Ni≤7.7%，2.0%≤Mo≤3.1%，0.6%≤Cu≤3.3%，0.51%≤V≤1.2%，0.15%≤Nb≤0.95%，N≤0.03%，P＜0.015%，S≤0.05%，其余為Fe和不可避免的雜質元素；其中，Nb和V元素質量百分比還需滿足如下關系：0.83%≤0.7Nb+V≤1.57%；Si和Al元素質量百分比還需滿足如下關系：2.0%≤Al+Si≤3.9%；

2）熱變形加工

熱加工包括鍛造開坯和熱軋兩個部分，先進行鍛造開坯處理，然后進行熱軋處理；

3）變形后熱處理

變形后熱處理包括固溶處理和時效處理兩個工序，先對熱加工變形后的棒材或板材做固溶處理，再對固溶處理后的材料進行時效處理。

4.根據權利要求2所述具有高膨脹性和熱穩定性的沉淀硬化型奧氏體合金鋼的制造方法，其特征在于，步驟2）中，熱變形加工模式為熱軋或鍛造，變形道次溫度≥850℃，鑄坯熱變形前后的橫截面積的比值≥2.0。