一種高強(qiáng)度馬氏體沉淀硬化型不銹鋼材料及其制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種高強(qiáng)度馬氏體沉淀硬化型不銹鋼材料，屬于馬氏體不銹鋼材料領(lǐng)域，其化學(xué)組成，按重量百分比計(jì)為：C ≤0.05；Cr 12.25~13.25；Ni 7.50~8.50；Mo 2.00~2.50；Al 0.90~1.35，余量Fe；本發(fā)明還公開(kāi)了上述不銹鋼材料的制備方法，本發(fā)明對(duì)于材料的組分進(jìn)行了改進(jìn)，成分更簡(jiǎn)單，僅僅加入適量的Cr、Ni、Mo、Al元素，并采用了新的制備方法，室溫性能：抗拉強(qiáng)度Rm≥1560Mpa、屈服強(qiáng)度Rp0.2≥1460Mpa；橫向拉伸伸長(zhǎng)率A≥10.0％、斷面收縮率Z≥45.0％、沖擊試驗(yàn) Aku≥39J；縱向拉伸伸長(zhǎng)率A≥10.0％、斷面收縮率Z≥35.0％、沖擊試驗(yàn) Aku≥23J；使得馬氏體沉淀硬化型不銹鋼材料的性能得到明顯改善，滿(mǎn)足航空航天材料的需求。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種高強(qiáng)度馬氏體沉淀硬化型不銹鋼材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及不銹鋼材料，尤其涉及一種高強(qiáng)度馬氏體沉淀硬化型不銹鋼材料及其 制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 馬氏體沉淀硬化型不銹鋼一般是指碳含量低于0.1%，加入銅、鉬、鈦、鋁等元素使 之沉淀析出碳化物和金屬間化合物而進(jìn)一步強(qiáng)化的馬氏體不銹鋼。馬氏體沉淀硬化型不銹 鋼由于其具有較高的強(qiáng)度和韌性，在航空、航天工業(yè)起著重要作用。
[0003] 為了提高馬氏體沉淀硬化型不銹鋼的強(qiáng)度等性能，本領(lǐng)域進(jìn)行了大量的研究。專(zhuān) 利申請(qǐng)?zhí)?01310276087.0、專(zhuān)利名稱(chēng)：沉淀硬化型馬氏體系不銹鋼、汽輪機(jī)動(dòng)葉片和汽輪 機(jī)，公開(kāi)了用做汽輪機(jī)動(dòng)葉片的馬氏體系不銹鋼，其室溫力學(xué)性能：抗拉強(qiáng)度為1500-1523MPa;夏氏吸收能為40J-85J，雖然其力學(xué)性能可以基本滿(mǎn)足用做汽輪機(jī)動(dòng)葉片的要求， 但是，該馬氏體不銹鋼材料的組成較為復(fù)雜，含有十余種金屬元素，成本較高，而且，其強(qiáng)度 仍然有很大的提升空間。專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)? 0 1 4 I 0 7 1 7 7 I I . 0、專(zhuān)利名稱(chēng)：一種稀土型 OCr17Ni4Cu4Nb馬氏體沉淀硬化不銹鋼及其制備方法，也公開(kāi)了一種馬氏體不銹鋼材料， 該專(zhuān)利仍然存在成分較為復(fù)雜的問(wèn)題，其強(qiáng)度和韌性也有待改善。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的之一，就在于提供一種高強(qiáng)度馬氏體沉淀硬化型不銹鋼材料，以解 決上述問(wèn)題。 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是這樣的：一種高強(qiáng)度馬氏體沉淀硬化型 不銹鋼材料，其化學(xué)組成，按重量百分比計(jì)為： C 彡0.05;Cr 12.25~13.25;Ni 7.50~8·50;Μ〇 2.00~2·50;Α1 0.90~1.35,余量Fe。
[0005] 作為優(yōu)選的技術(shù)方案:所述材料中，所含的雜質(zhì)，按質(zhì)量百分比計(jì)： Si彡0.10 P彡0.010 S彡0.008〇
[0006] 本發(fā)明的目的之二，在于提供一種上述材料的制備方法，采用的技術(shù)方案為:包括 以下步驟： (1) 按組分比例稱(chēng)量原料，進(jìn)行熔煉，熔煉溫度1560~1580Γ，調(diào)節(jié)上述主要元素的含量 合格，然后進(jìn)行澆注成自耗電極； (2) 將步驟(1)所得自耗電極于進(jìn)行重熔精煉，電渣渣系按重量比：CaF2: AI2O3: CaO:MgO =60:25:10:5，進(jìn)一步降低雜質(zhì)元素的含量，使其符合設(shè)計(jì)要求，制成電渣鋼錠； (3)將步驟(2)所得電渣鋼錠加熱后鍛造制成鋼棒。
[0007] (4)鋼棒鍛后空冷至室溫； (5)鋼棒表面處理，對(duì)成品鋼棒表面進(jìn)行車(chē)光處理，消除表面缺陷并使鋼棒尺寸、形 狀、表面質(zhì)量滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，制得成品鋼棒。
[0008] 作為優(yōu)選的技術(shù)方案：步驟（2)中，所采用的電力為：電壓56V±2V;電流7500土 300A〇
[0009] 作為優(yōu)選的技術(shù)方案:步驟(3)中工藝為:將鋼棒加熱至1170±10°C保溫2~3小時(shí)， 開(kāi)始鍛造。。
[0010] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明對(duì)于材料的組分進(jìn)行了改進(jìn)，成分 更簡(jiǎn)單，僅僅加入適量的Cr、Ni、Μο、Α1元素，并采用了新的制備方法，室溫橫向性能:抗拉 強(qiáng)度Rm彡1560Mpa;屈服強(qiáng)度RpQ. 2彡1460Mpa;伸長(zhǎng)率10.0 % ;斷面收縮率Z>45.0 % ;沖擊 試驗(yàn)Aku彡39J; 室溫縱向性能:抗拉強(qiáng)度Rm彡1560Mpa;屈服強(qiáng)度RpQ.2彡1460Mpa;伸長(zhǎng)率A彡10.0% ;斷 面收縮率Z多35.0%;沖擊試驗(yàn)Aku多23J; 使得馬氏體沉淀硬化型不銹鋼材料的性能得到明顯改善，滿(mǎn)足航空航天材料的需求。
【具體實(shí)施方式】
[0011]下面將結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0012] 實(shí)施例1-5: 采用不同含量的元素，制得用于汽輪機(jī)葉片的耐熱鋼材料，一共采用了 5種不同的配 方，各元素的組成見(jiàn)表1，表1中余量為Fe，總計(jì)為100%，表1中，均為質(zhì)量百分含量值;每個(gè)實(shí) 施例中，雜質(zhì)的含量均為:Si彡0.10 P彡0.010 S彡0.008; 衷1賣(mài)施例1-5中各種元素的纟目成 包括步驟：
(1) 取所需元素于真空感應(yīng)爐中熔煉，熔煉溫度1560~1580Γ;在熔煉過(guò)程中調(diào)節(jié)各元 素的含量，使其重量比符合設(shè)計(jì)要求，控制雜質(zhì)元素的含量盡量低，溶液澆注成自耗電極； (2) 將自耗電極于電渣爐中重熔精煉，進(jìn)一步降低雜質(zhì)元素的含量，使其符合設(shè)計(jì)要 求，重恪成電渣錠，步驟及工藝參數(shù)如下： 1. 渣系：CaF2: Al2O3: CaO:Mg0=60:25:10:5(%);渣量36Kg 2. 電力制度：電壓56V±2V;電流7500±300A (3)將電渣錠加熱鍛造制成鋼棒，步驟及工藝參數(shù)如下； 將鋼棒加熱至1170 ± 10 °C保溫2~3小時(shí)，開(kāi)始鍛造。
[0013] (4)鋼棒鍛后空冷至室溫。
[0014] (5)鋼棒表面處理，對(duì)成品鋼棒表面進(jìn)行車(chē)光處理，消除表面缺陷并使鋼棒尺寸、 形狀、表面質(zhì)量滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，制得成品鋼棒； (6)在成品鋼棒上取樣檢驗(yàn)力學(xué)性能，進(jìn)行對(duì)應(yīng)的力學(xué)性能試驗(yàn)； 試樣熱處理步驟及工藝參數(shù)如下： 固溶處理:925 ± 15°C，保溫彡0.5h，（水冷+冰水冷卻)兩小時(shí)； 時(shí)效處理:510±5°C 4h，空冷。
[0015] 實(shí)施例6 材料性能測(cè)試 將實(shí)施例1-5制得的鋼棒，進(jìn)行力學(xué)性能檢驗(yàn)，包括室溫橫向拉伸試驗(yàn)、室溫縱向拉伸 試驗(yàn)，結(jié)果分別見(jiàn)表2和表3 妄9 描白始油. 結(jié)采表明其具W優(yōu)弁的強(qiáng)度和韌性性能。
[0016] 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精 神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種高強(qiáng)度馬氏體沉淀硬化型不銹鋼材料，其特征在于:其化學(xué)組成，按重量百分比 計(jì)為： C 彡0.05;Cr 12.25~13.25;Ni 7.50~8·50;Μ〇 2.00~2·50;Α1 0.90~1.35,余量Fe。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強(qiáng)度馬氏體沉淀硬化型不銹鋼材料，其特征在于:所述 材料中，所含的雜質(zhì)，按質(zhì)量百分比計(jì)： Si彡0.10 P彡0.010 S彡0.008〇3. 權(quán)利要求1或2所述的一種高強(qiáng)度馬氏體沉淀硬化型不銹鋼材料的制備方法，其特征 在于:包括以下步驟： (1) 按組分比例稱(chēng)量原料，進(jìn)行熔煉，熔煉溫度1560~1580Γ，調(diào)節(jié)上述主要元素的含量 合格，然后進(jìn)行澆注成自耗電極； (2) 將步驟（1)所得自耗電極于進(jìn)行重熔精煉，電渣渣系按重量比：CaF2: Al2〇3: CaO :MgO =60:25:10:5，進(jìn)一步降低雜質(zhì)元素的含量，使其符合設(shè)計(jì)要求，制成電渣鋼錠； (3)將步驟(2)所得電渣鋼錠加熱后鍛造制成鋼棒； (4)鋼棒鍛后空冷至室溫； (5)鋼棒表面處理，對(duì)成品鋼棒表面進(jìn)行車(chē)光處理，消除表面缺陷并使鋼棒尺寸、形 狀、表面質(zhì)量滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，制得成品鋼棒。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于：步驟（2)中，所采用的電力為：電壓 56V± 2V;電流7500 ± 300A。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于:步驟(3)中工藝為:將鋼棒加熱至1160 ~1180 °C保溫2~3小時(shí)，開(kāi)始鍛造。
【文檔編號(hào)】C22C38/44GK106086701SQ201610763367
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年8月30日
【發(fā)明人】廖云虎, 雷德江, 丁勇, 黃志永, 劉永新, 張華國(guó)
【申請(qǐng)人】四川六合鍛造股份有限公司