[發明專利]一種高強度馬氏體沉淀硬化不銹鋼的制造方法

有效

• 申請號: 202110069421.X
• 申請日: 2021-01-19
• 公開（公告）號: CN112981214B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 史詠鑫;欒吉哲;李青;董衛斌;崔利民;鐘慶元
• 申請（專利權）人: 中航上大高溫合金材料有限公司
• 主分類號: C22C33/04
• 分類號: C22C33/04;C21D1/00;C21D9/00
• 代理公司: 北京睿博行遠知識產權代理有限公司 11297
• 代理人: 劉桂榮

本發明公開了一種高強度馬氏體沉淀硬化不銹鋼的制造方法，包括以下步驟：A、配料，按照17?4PH不銹鋼組分配置原料；B、熔煉，在AOD爐通過吹氧將C含量降低，保證出鋼C含量控制在0.03％以下，利用VD爐抽真空，將N含量控制在0.04％以下；C、固溶，將材料加熱至1020～1060℃保溫后，先將材料表面溫度空冷到900℃，之后采用水冷或油冷工藝，將材料的表面溫度冷卻至200～300℃，然后空冷至室溫。本發明能夠改進現有技術的不足，可以控制材料的固溶硬度低于325HB，防止材料固溶炸裂、改善材料時效性能等問題。

技術領域

本發明涉及合金材料制備技術領域，尤其是一種高強度馬氏體沉淀硬化不銹鋼的制造方法。

背景技術

17-4PH作為馬氏體沉淀硬化不銹鋼，具有多種熱處理工藝，如“固溶+時效”、“固溶+中間處理+時效”等，且熱處理工藝不同，材料的強度和韌性也有較大的差異，被廣泛應用在航空、核電和民用等各個領域。一般來說，17-4PH材料時效態硬度高，最高可達400HB以上，而固溶態的硬度較低，一般在363HB以下。故為了減小機加工的難度，降低制造成本，通常的加工工藝是在固溶態先把零件加工至基本尺寸，時效處理后只進行微量的磨削加工。

一般來說，材料的組織由奧氏體轉變為馬氏體，體積發生膨脹。17-4PH材料在固溶時，若冷卻工藝不當，容易硬度偏高甚至導致材料炸裂。若固溶速率過快，如水冷或油冷至室溫，17-4PH材料表面快速降至馬氏體轉變溫度(約150℃)，優先轉變為馬氏體組織；而此時心部溫度較高，只能在隨后的冷卻中轉變為馬氏體，發生體積膨脹，形成組織應力，在之后的機加工過程中出現炸裂，導致廢品。若固溶速率過慢，如爐冷、堆冷或空冷，Cu在材料中的固溶度會隨著溫度的降低而明顯減小，若材料在700-900℃區間停留時間長，會導致Cu元素的析出。而Cu元素是17-4PH材料在時效時主要的強化元素，Cu元素的析出會導致材料時效后強度不足。另外，若材料在450-600℃停留時間過長，會導致材料析出細小的強化相，導致材料的硬度升高，甚至達到380HB以上。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種高強度馬氏體沉淀硬化不銹鋼的制造方法，能夠解決現有技術的不足，可以控制材料的固溶硬度低于325HB，防止材料固溶炸裂、改善材料時效性能等問題。

為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案如下。

一種高強度馬氏體沉淀硬化不銹鋼的制造方法包括以下步驟：

A、配料

按照17-4PH不銹鋼組分配置原料；

B、熔煉

在AOD爐通過吹氧將C含量降低，保證出鋼C含量控制在0.03％以下，利用VD爐抽真空，將N含量控制在0.04％以下；

C、固溶

將材料加熱至1020～1060℃保溫后，先將材料表面溫度空冷到900℃，之后采用水冷或油冷工藝，將材料的表面溫度冷卻至200～300℃，然后空冷至室溫。

作為優選，步驟C中，使用冷卻器對材料進行水冷或油冷；所述冷卻器包括腔體，腔體的兩側安裝有第一旋轉電機，第一旋轉電機上固定有卡爪，腔體的底部設置有補液管和噴氣管，噴氣管上安裝有布氣盤。

作為優選，所述腔體內安裝有金屬網板，金屬網板位于卡爪的下方。

作為優選，所述金屬網板頂面設置有濾網。

作為優選，所述腔體內安裝有旋轉軸，旋轉軸通過第二旋轉電機帶動旋轉，旋轉軸上安裝有槳葉，第一旋轉電機與第二旋轉電機的旋轉方向相反，旋轉軸位于卡爪和金屬網板之間。