[發明專利]一種耐點蝕多組元沉淀硬化不銹鋼及其熱處理工藝

有效

• 申請號: 202110036521.2
• 申請日: 2021-01-12
• 公開（公告）號: CN112877610B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發明（設計）人: 張暉;許本琪;朱佳浩
• 申請（專利權）人: 安徽工業大學
• 主分類號: C22C38/44
• 分類號: C22C38/44;C22C38/06;C22C38/50;C22C38/52;C22C38/58;C22C38/42;C21D6/02
• 代理公司: 新余市渝星知識產權代理事務所(普通合伙) 36124
• 代理人: 廖平

本發明提供一種耐點蝕的多組元沉淀硬化不銹鋼及熱處理方法，其抗Cl^?點蝕性能以及時效硬度顯著優于相同條件下制備的商業化17?4PH沉淀硬化不銹鋼。抗點蝕機制來源于Cr³⁺離子并復合其它合金元素離子Mo⁴⁺、Mo⁶⁺、Al³⁺、Ti⁴⁺、Co³⁺等形成復雜的表面鈍化膜充當屏障。時效硬化機制來源于鐵素體基體上彌散分布的富Al、Ti納米第二相。因此，該沉淀硬化不銹鋼成分中必須添加的合金元素及含量為Cr：16.5～20％、Mo：3.0～6.0％、Al：1.5～5.5％、Ti：2.5～6.5％、Ni：2.0～3.5％、Co：2.0～3.5％，可選擇添加Mn：2.0～3.5％、Cu：2.0～3.5％，余量為Fe和不可避免的雜質元素。優化的熱處理工藝為1120～1180℃窄溫度區間進行高溫固溶處理后水冷，時效溫度為490～550℃。

技術領域

本發明屬于鋼鐵材料領域，具體涉及一種具有高耐點蝕性能的多組元沉淀硬化不銹鋼及其熱處理工藝。

背景技術

常用不銹鋼主要包括奧氏體型不銹鋼，鐵素體型不銹鋼，雙相不銹鋼以及沉淀硬化不銹鋼等。其中，沉淀硬化不銹鋼通過納米析出硬化具有優異的綜合強韌性和可媲美奧氏體不銹鋼的耐蝕性，在超高強度耐蝕材料領域獲得廣泛關注，典型成分主要有17-4PH(0Cr17Ni4Cu4Nb)等。但是，已報道不銹鋼在海水腐蝕環境下的耐Cl^-點蝕性能均不理想。這主要是因為常用不銹鋼表面形成的具有優異抗蝕性富Cr鈍化膜在含Cl^-介質腐蝕環境中極易發生凹坑點狀腐蝕，對鈍化膜的結構和抗蝕性造成嚴重破壞，稱為點腐蝕。也有文獻報道不銹鋼中添加Mo有利于提升其表面鈍化膜的抗點蝕性能，但Mo元素添加過多，會產生嚴重偏析并導致組織中σ相析出增多，反而對耐蝕性產生不利影響。

近年來，中國發明專利201710621690.6公開了一類含大量合金元素的多組元沉淀硬化不銹鋼。該鋼種在Fe-Cr主要成分基礎上添加Ni、Cu、Mn、Al、Ti、Co、Mo等大量復雜合金元素，合金經直接時效后可獲得良好的耐硫酸腐蝕性能和較高的沉淀硬化硬度，可作為惡劣煤化工工況高硬度耐磨不銹鋼應用。但是，該鋼種合金元素含量較多，成分復雜，合金元素對其第二相時效析出的強化機制并不清楚，其性能優化特別是耐海水(Cl^-)腐蝕抗點蝕性能仍亟待提升，適用于該鋼種的高溫固溶等熱處理制度尚待完善與明確。可見，兼具高強度及優異耐點蝕性能的多組元成分沉淀硬化不銹鋼成分及其性能優化的熱處理技術仍亟待完善。

發明內容

本發明提供一種耐點蝕的多組元沉淀硬化不銹鋼成分以及提高其耐點蝕性能的優化熱處理方法。本發明所述沉淀硬化不銹鋼的析出強化硬度和在含Cl-介質腐蝕環境中的抗點蝕性能明顯高于相同條件下制備的商業化17-4PH沉淀硬化不銹鋼。

為實現以上目的，本發明通過以下技術方案予以實現：

一種耐點蝕多組元沉淀硬化不銹鋼的成分，其特征在于：所述不銹鋼必須添加以下合金元素，其質量百分含量為：Cr：16.5～20％、Mo：3.0～6.0％、Al：1.5～5.5％、Ti：2.5～6.5％、Ni：2.0～3.5％、Co：2.0～3.5％，余量為Fe和不可避免的雜質元素。

優選的，所述不銹鋼的成分中也可選擇添加：Mn：2.0～3.5％，Cu：2.0～3.5％。

一種耐點蝕多組元沉淀硬化不銹鋼及其熱處理工藝，其特征在于：所述不銹鋼熱處理后且具有優異的耐Cl^-腐蝕的抗點蝕性能，其抗點蝕機制來源于高含量Cr元素以Cr³⁺離子并復合其它合金元素離子Mo⁴⁺、Mo⁶⁺、Al³⁺、Ti⁴⁺、Co³⁺等形成復雜的表面鈍化膜充當屏障，阻止了陽離子通過鈍化膜向外溶解，降低點蝕坑的形成速度。