[發明專利]一種抑制奧氏體合金粗大晶界碳化物析出的熱處理方法

有效

• 申請號: 202111504319.4
• 申請日: 2021-12-10
• 公開（公告）號: CN114875346B
• 公開（公告）日: 2023-05-30
• 發明（設計）人: 王旻;趙霞;張龍;李昊澤;高明;馬穎澈;劉奎
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: C22F1/10
• 分類號: C22F1/10;C22C19/05
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 于曉波

本發明公開了一種抑制奧氏體合金粗大晶界碳化物析出的熱處理方法，屬于奧氏體合金制造技術領域。本發明通過近完全固溶處理，溶解大部分初始粗大碳化物，減小碳化物尺寸，同時保留大量微小未溶碳化物核心，為冷卻析出碳化物提供形核質點，促進碳化物分散形核，抑制粗大碳化物形成。同時利用控溫慢冷條件調控晶界上溶質元素的濃度分配，提高碳化物界面穩定性，保持碳化物顆粒狀或棒狀的良好析出形態。本發明的目的在于優化大尺寸合金錠中的晶界碳化物析出形態。該方法能夠避免M₂₃C₆碳化物在合金錠的慢速冷卻過程中粗大析出，促進碳化物在晶界細小離散分布。

技術領域

本發明涉及奧氏體合金制造技術領域，具體涉及一種抑制奧氏體合金粗大晶界碳化物析出的熱處理方法。

背景技術

鐵、鎳基不銹鋼、耐蝕合金、高溫合金等奧氏體材料因具有優異的力學性能、耐蝕性能和加工性能，在火電、核電、污水處理等領域具有重要應用。為降低成本、提高生產效率，上述材料在工程化制備中一般會采用較大的錠型尺寸。大尺寸合金錠因直徑尺寸較大，其在冶煉和熱加工后的冷卻過程中芯部冷卻速率較慢，易產生M₂₃C₆等粗大晶界碳化物。粗大晶界碳化物在熱加工過程中較難溶解，未溶碳化物易在材料變形過程中引發細晶帶組織，嚴重影響最終合金成品的組織均勻性和力學、耐蝕等性能。晶界碳化物的粗大析出形態與大尺寸合金錠的緩慢冷卻過程有關，常規工程化制造手段很難控制合金錠內部的粗大碳化物析出。此外，均勻化處理只能在高溫保溫階段將碳化物溶解，而粗大碳化物在合金錠的冷卻過程中還會再次沿晶界析出。鑒于此，有必要開發一種熱處理工藝，抑制粗大晶界碳化物在奧氏體合金的慢速冷卻過程中析出。

發明內容

為了優化大尺寸合金錠中的晶界碳化物析出形態，本發明的目的在于提供一種抑制奧氏體合金粗大晶界碳化物析出的熱處理方法，該方法能夠避免M₂₃C₆碳化物在合金的慢速冷卻過程中粗大析出，促進碳化物在晶界細小離散分布。

為實現上述技術目的，本發明所采用的技術方案如下：

一種抑制奧氏體合金粗大晶界碳化物析出的熱處理方法，該方法包括以下步驟：

(1)將奧氏體合金在1050-1100℃進行近完全固溶處理，保溫時間不超過30min；

(2)將步驟(1)中近完全固溶處理后的奧氏體合金直接在爐中控溫緩慢冷卻至600-850℃，冷速為0.5-2℃/min；

(3)將步驟(2)控溫緩慢冷卻處理后的奧氏體合金取出水淬至室溫。

其中，奧氏體合金的牌號為In690合金，化學成分為(wt.％)：C0.015-0.025％、Cr28.5-31.0％、Fe?9.0-11.0％、Al≤0.4％、Ti≤0.4％、Mn≤0.5％、N≤0.03％，余量為Ni。

所述的抑制奧氏體合金晶界碳化物粗大析出的熱處理方法，采用溫度和冷速可調控的電阻加熱馬弗爐進行。

所述的抑制奧氏體合金晶界碳化物粗大析出的熱處理方法，采用近完全固溶加控溫緩慢冷卻的方法，在大尺寸合金錠常見的慢速冷卻條件下，避免粗大晶界碳化物在奧氏體合金的連續冷卻過程中析出，促進小尺寸碳化物在晶界以顆粒狀或棒狀離散分布。

步驟(1)中，采用1050-1100℃保溫不超過30min的近完全固溶處理工藝，可在顯著降低原始粗大碳化物顆粒尺寸的同時保留奧氏體合金晶界碳化物未溶質點，促進碳化物分散形核，降低晶界溶質元素含量，抑制粗大發達形態碳化物冷卻析出。

步驟(2)中，采用0.5-2℃/min控溫緩慢冷卻工藝，可促進奧氏體合金晶界C、Cr溶質元素充分擴散，同時降低奧氏體合金在連續冷卻過程中的過冷度，使奧氏體合金晶界碳化物的界面穩定性提高，晶界碳化物維持顆粒狀或棒狀長大。