[發明專利]一種提升納米析出強化型18Ni(350)馬氏體時效鋼室溫沖擊韌性的熱處理方法

有效

• 申請號: 202110269298.6
• 申請日: 2021-03-12
• 公開（公告）號: CN113278775B
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發明（設計）人: 張洪林;孫明月;吉祥;劉朝暉;徐斌;李殿中
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: C21D1/773
• 分類號: C21D1/773;C21D1/18;C21D1/78;C21D6/00;C21D9/00;C22C38/08;C22C38/10;C22C38/12;C22C38/14
• 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，具體為一種提升2.3GPa級納米析出強化型18Ni(350)馬氏體時效鋼室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。熱處理方法包括按順序設置的固溶熱處理、循環相變熱處理和時效熱處理，其中：循環相變熱處理包括快速升溫、短時保溫和水淬處理工序三個步驟，并重復循環兩次以上，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。采用本發明熱處理方法能夠在保證2.3GPa強度等級的前提下，顯著提升材料的室溫沖擊韌性，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，具體為一種提升2.3GPa級納米析出強化型18Ni(350)馬氏體時效鋼室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

18Ni(350)鋼是國際鎳公司(INCO)于60年代初研制的馬氏體時效鋼。它是以無碳(或超低碳)鐵鎳馬氏體為基體，適當溫度時效時能產生金屬間化合物沉淀硬化的超高強度鋼。

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Ni₃Ti強化相，與基體呈半共格關系的Ni₃Ti保證了析出強化效果。而超高強鋼韌化一直是一個難以解決的問題，細晶強化既可以保證材料強度，同時也可以顯著提高材料韌性，獲得良好的強韌性匹配。該材料的熱處理方式通常為固溶熱處理和時效熱處理，而晶粒細化可以有效阻礙裂紋擴展，改善應力集中，在保證強度的同時盡可能提升材料的沖擊韌性。因此，對材料的固溶熱處理和時效熱處理之間引入循環相變細晶處理顯得尤為重要。

發明內容

本發明的目的在于提供一種提升2.3GPa級納米析出強化型18Ni(350)馬氏體時效鋼室溫沖擊韌性的熱處理方法，以提升這種材料的綜合力學性能。

本發明的技術方案是：

一種提升納米析出強化型18Ni(350)馬氏體時效鋼室溫沖擊韌性的熱處理方法，熱處理方法包括按順序設置的固溶熱處理、循環相變熱處理和時效熱處理，其中：循環相變熱處理包括快速升溫、短時保溫和水淬處理工序三個步驟，并重復循環兩次以上，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。

所述的提升納米析出強化型18Ni(350)馬氏體時效鋼室溫沖擊韌性的熱處理方法，按重量百分計比，馬氏體時效鋼為包含有下述組分的固溶時效處理棒材：C≤0.001％，Ni 18.1～18.2％，Co 11.1～11.5％，Mo 4.94～4.98％，Ti 0.94～0.98％，O≤0.0013％，N≤0.0008％，余量為Fe和不可避免的雜質。

所述的提升納米析出強化型18Ni(350)馬氏體時效鋼室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≤0.0009％，S≤0.0009％。

所述的提升納米析出強化型18Ni(350)馬氏體時效鋼室溫沖擊韌性的熱處理方法，固溶處理工序是按以下步驟進行的：將棒材放入真空熱處理爐中按5～15℃/min的加熱速率加熱至860℃±10℃，保溫0.5～1.5小時后，出爐水冷至室溫完成。

所述的提升納米析出強化型18Ni(350)馬氏體時效鋼室溫沖擊韌性的熱處理方法，循環相變熱處理工序是按以下步驟進行：

將固溶處理后的棒材放入真空熱處理爐中按5～15℃/min的加熱速率加熱至860℃±10℃，保溫10～20分鐘，出爐水冷至室溫，循環相變熱處理重復循環3～5次完成。

所述的提升納米析出強化型18Ni(350)馬氏體時效鋼室溫沖擊韌性的熱處理方法，時效熱處理為人工時效處理，其具體過程為：待棒材完成循環相變熱處理后，將其放入真空熱處理爐中，并按4～6℃/min加熱速率加熱至510℃±10℃，保溫4h～16h，出爐空冷至室溫完成。