[發明專利]一種2400MPa級高塑韌性高耐蝕馬氏體時效不銹鋼及其制備方法

在審

• 申請號: 202110984363.3
• 申請日: 2021-08-25
• 公開（公告）號: CN113774280A
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發明（設計）人: 張中武;李俊澎
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/04;C22C38/44;C22C38/50;C22C38/52;B21B1/02;B21J5/00;C21D8/02;C22C33/04
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本發明公開一種2400MPa級高塑韌性高耐蝕馬氏體時效不銹鋼及其制備方法，該不銹鋼的組成如下：按質量百分比計，Co＝2.0～4.0％，Ni＝6.0～8.0％，Cr＝11.0～16.0％，Ti＝0.3～1.5％，Mo＝4.0～7.0％，Mn＝0.08～1.0％，Si＝0.08～0.5％，C≤0.02％，P≤0.003％，S≤0.003％，余量為Fe。包括下述步驟：合金元素配比、真空感應熔煉爐進行真空冶煉電極、真空自耗重熔、高溫均火處理、鍛造或熱軋開坯、冷軋變形和熱處理。本發明不銹鋼的延伸率可達13％以上，抗拉強度高達2490MPa；且點腐蝕電位Epit最高可達0.17V_SCE。

技術領域

本發明涉及一種2400MPa級高塑韌性高耐蝕馬氏體時效不銹鋼及其制備方法，屬于馬氏體不銹鋼領域。

背景技術

馬氏體沉淀強化不銹鋼是20世紀60年代發展起來的新鋼鐘。既具有馬氏體時效強化鋼的強度又兼具不銹鋼的耐腐蝕性能。由于其優秀的綜合力學性能，常用在航空、航天、航海等關鍵高端裝備等領域中。

馬氏體沉淀強化不銹鋼可實現超高強度的主要原因就是馬氏體相變強化與時效的沉淀強化相疊加；其耐腐蝕性的主要原因為Cr與Mo的添加在表面形成了鈍化膜，從而使其具有耐腐蝕性。表1為市面上現有的商用高強不銹鋼成分及其性能。可以看出，目前的高強不銹鋼存在以下幾方面的問題：第一，當強度較高時其塑韌性較差；第二，當力學性能表現優異時，其耐腐蝕性能較差；很難將強度、塑韌性以及耐腐蝕性三者統一到一起而獲得優異的綜合性能。由此可見，如何在保證不銹鋼耐蝕性能的前提下提高其強韌性，以滿足工程應用對不銹鋼綜合性能提出的更高要求，是不銹鋼領域的研究熱點與難點，因此，研制具有自主知識產權的新型超高強度馬氏體時效不銹鋼迫在眉睫。

表1市面上現有的商用高強不銹鋼成分及其性能

Co的含量較高使高強度不銹鋼的力學性能表現較為優秀。當Co的含量較低或其含量為0時，其綜合力學性能表現較低。Co的添加在高強不銹鋼當中是一把雙刃劍，Co的添加能降低馬氏體基體中Ti和Mo的溶解度，形成含Mo或者Ti的沉淀相，進而提升強度。同時，Co也能阻礙位錯的回復，減小沉淀相尺寸并穩定馬氏體基體，可產生一個較高的二次硬化，是較好的強度等力學性能的保障。因此，要獲得優異的力學性能，不可避免地要加入大量的Co元素。然而，Co添加在馬氏體不銹鋼中會促進Cr的調幅分解，Co的含量越高，Cr的調幅分解程度越大，這就會降低基體的耐腐蝕性能。因此，Co要適量的添加。本發明的創新之處通過發明的合金成分、發明的熱機械處理工藝和發明的冷變形工藝控制高位錯密度馬氏體相變，提高了納米相析出動力學以及逆轉變奧氏體形核及長大動力學，從而實現了納米相沉淀與馬氏體基體協同控制強化和逆轉變奧氏體韌化，實現力學性能的提高。同時，一方面通過納米相強化代替碳強化，大大地降低碳含量，另一方通過成分優化提高合金的耐點腐蝕當量。極低的碳含量和高的耐點腐蝕當量設計保證了本發明不銹鋼的優異耐腐蝕性能。因此，與現有不銹鋼相比，本發明不銹鋼力學性能和耐腐蝕性能都有較高的提升。