[發明專利]防止葉片鋼0Cr17Ni4Cu4Nb開裂的固溶熱處理方法

在審

• 申請號: 202011209972.3
• 申請日: 2020-11-03
• 公開（公告）號: CN112430721A
• 公開（公告）日: 2021-03-02
• 發明（設計）人: 涂露寒;張軍;隆文慶;尹鳳先
• 申請（專利權）人: 成都先進金屬材料產業技術研究院有限公司
• 主分類號: C21D1/78
• 分類號: C21D1/78;C21D1/18;C21D6/00;C21D9/00;C22C38/02;C22C38/04;C22C38/42
• 代理公司: 成都虹橋專利事務所(普通合伙) 51124
• 代理人: 張小麗

本發明公開了一種防止葉片鋼0Cr17Ni4Cu4Nb開裂的固溶熱處理方法，屬于鋼鐵熱處理技術領域。本發明針對葉片鋼0Cr17Ni4Cu4Nb因固溶熱處理后易發生開裂的問題，提供了一種防止葉片鋼0Cr17Ni4Cu4Nb開裂的固溶熱處理方法，包括：將鋼坯加熱至600～650℃預熱保溫；然后加熱至1050℃±10℃，并保溫；最后進行水淬冷卻，冷至15～20min時，吊出水面，3～5min后再次沒入水中，重復該冷卻方式，冷至100～150℃，吊出水池空冷至室溫。本發明方法有效防止了葉片鋼0Cr17Ni4Cu4Nb在固溶熱處理工程中發生開裂，同時保證鋼具有優異的力學性能。

技術領域

本發明屬于鋼鐵熱處理技術領域，具體涉及一種防止葉片鋼0Cr17Ni4Cu4Nb開裂的固溶熱處理方法。

背景技術

0Cr17Ni4Cu4Nb不銹鋼是一種典型沉淀硬化不銹鋼，具有高強度、耐腐蝕、耐氧化、優良的成型性和可焊性等特點，廣泛應用于航天航空、石油、化工、核工業、能源等工業領域。該不銹鋼的熱處理工藝一般由固溶處理和時效處理組成,目前用戶根據使用綜合力學性能的要求，通常對該不銹鋼進行固溶熱處理后采用不同的時效熱處理工藝，以滿足不同使用工況對強度的要求。

該馬氏體不銹鋼通常采用1020℃～1060℃進行固溶熱處理，其目的是部分消除成分的不均勻性，使合金碳化物溶入到奧氏體中，強化固溶體，冷卻后得到過飽和的馬氏體，為后續時效過程中析出強化相做好準備。此外，固溶處理還可以提高材料的韌性及耐蝕性，消除應力與軟化，便于隨后進行加工或成型。但該馬氏體不銹鋼在固溶熱處理的過程中，如果溫度偏低會使奧氏體不均勻且其中溶入的合金碳化物過少，導致奧氏體中合金元素貧乏，淬火后馬氏體硬度偏低；溫度偏高時合金碳化物的大量溶入會使奧氏體中，合金元素含量升高，Ms點下降，導致淬火后殘余奧氏體含量增多，硬度下降。

同時，固溶熱處理時冷卻速率對材料的影響也很大。合金強度隨著固溶冷卻速度的降低而減小，油冷時冷卻速度最大，合金強度最高。塑性先降后升，爐冷時具有最低塑性。鋼在固溶時要求鋼的實際固溶冷卻速度大于臨界冷卻速度，使奧氏體不發生分解而能全部或大部分轉變成馬氏體，以獲得滿意的固溶硬度。對于不銹鋼，由于鉻、鎳含量高，C曲線右移，其臨界固溶冷卻速度很小，即使是大型零件，用空冷固溶，其實際冷卻速度也遠超過臨界冷速。因此，冷卻速度越快，就有越多的奧氏體轉變成馬氏體，不銹鋼的強度也就高，而合金在緩冷過程中有大量的富銅相析出，導致時效后的有效彌散析出相含量減少，導致強度降低，另外，殘留奧氏體含量增加，也導致強度降低。

因此，通常認為采用油冷比較合理。但在實際操作中，油冷對周邊環境有一定的污染，通常生產廠家采用水冷的的方式進行冷卻，而水冷冷卻方式不當，常常會導致鋼坯開裂，尤其是方坯。

CN201910904946.3公開了一種05Cr17Ni4Cu4Nb馬氏體不銹鋼及其熱理工藝方法，其工藝流程為：臺車式燃氣爐進行700～760℃預熱并保溫→繼續加熱至1030～1050℃并保溫→出爐水淬至低于100℃→臺車式燃氣爐進行520～540℃時效，并保溫→出爐空冷至室溫。該馬氏體不銹鋼為包含有下述重量份組分的固溶時效處理不銹鋼板：C0.040％～0.055％、Si0.20％～0.40％、Mn0.20％～0.40％、Cr15.1％～15.45％、Ni4.10％～4.45％、Cu3.10％～3.40％，余量為Fe和不可避免的雜質，固溶時效處理后的不銹鋼板的σb為1431～1460MPa，σ0.2為1235～1265MPa，A為14％～19％，Z為60％～75％，Ak為34.35～37.47J，HBW為426～435，綜合力學性能良好。

但該工藝包括按順序設置的固溶熱處理和時效熱處理，其是通過固溶熱處理后，立即進行時效熱處理，以避免產生開裂現象；然而在生產實踐中，由于客戶要求0Cr17Ni4Cu4Nb鋼僅需固溶熱處理后交貨，但采用上述工藝進行固溶熱處理，極易出現開裂現象，因此亟需開發一種防止葉片鋼0Cr17Ni4Cu4Nb開裂的固溶熱處理方法。

發明內容