一種高碳高鉻不銹鋼的熱處理工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明創(chuàng)造提供了一種高碳高鉻不銹鋼的熱處理工藝,包括如下熱處理步驟:將高碳高鉻不銹鋼工件進(jìn)行兩段預(yù)熱的過程;預(yù)熱后升溫至1030~1070℃保溫90~110min進(jìn)行油淬的過程;淬火后油冷的過程;去除應(yīng)力的過程;以及兩次或多次反復(fù)交替進(jìn)行的冷處理和回火處理過程。本發(fā)明技術(shù)方案可有效解決高碳高鉻不銹鋼工件熱處理中可能遇到的脫碳、開裂和殘余奧氏體等問題,提高產(chǎn)品的合格率和工件使用壽命,并節(jié)約成本。
【專利說明】一種高碳高鉻不銹鋼的熱處理工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明創(chuàng)造涉及一種不銹鋼熱處理技術(shù),尤其涉及一種適用于高碳高鉻馬氏體不銹鋼的熱處理工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]不銹鋼在各個(gè)行業(yè)都有廣泛的應(yīng)用,按金相組織來區(qū)分,不銹鋼大體可分為鐵素體不銹鋼、馬氏體不銹鋼、奧氏體不銹鋼、半奧氏體不銹鋼、沉淀硬化不銹鋼。由于不銹鋼的耐蝕特性,一般情況下其含碳量都很低。隨著對(duì)不銹鋼材料耐磨性、高硬度以及耐蝕性等綜合性能要求的提高,可使用在刃具、量具、軸承、滾柱、噴嘴和閥座上的高碳高鉻不銹鋼在各領(lǐng)域受到越來越多的重視和關(guān)注。
[0003]目前,國外開發(fā)出了一類高碳高鉻馬氏體不銹鋼,其碳含量在0.6%~1.2%之間,鉻含量在Crl3型馬氏體不銹鋼的基礎(chǔ)上提高到了 16%~18%。該類不銹鋼在適當(dāng)?shù)拇慊鸹鼗馉顟B(tài)下使用,具有良好的耐蝕、耐磨和高硬度等綜合性能。但是由于該類不銹鋼材料碳含量較高,在熱處理過程中往往出現(xiàn)脫碳、開裂、殘余奧氏體以及尺寸不易控制等問題,產(chǎn)品合格率較低。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明創(chuàng)造為解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題,提供了一種適用于對(duì)碳含量在0.6%~
1.2%之間,鉻含量在13.9%~16.5%的馬氏體不銹鋼進(jìn)行熱處理的工藝方法,避免熱處理過程中由于碳含量過高引起的脫碳、開裂、殘余奧氏體等問題,使其在使用過程中具有較高的耐磨及耐腐蝕性能。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種高碳高鉻不銹鋼的熱處理工藝,包括如下熱處理步驟:
[0006](1)將高碳高鉻不銹鋼工件進(jìn)行兩段預(yù)熱的過程;
[0007](2)將高碳高鉻不銹鋼工件在步驟(1)預(yù)熱后升溫至1030~1070°C保溫90~ IlOmin ;
[0008](3)將保溫后的高碳高鉻不銹鋼工件油冷淬火;
[0009](4)將油淬后獲得的高碳高鉻不銹鋼工件加熱至95~105°C去除應(yīng)力;
[0010](5)將去除應(yīng)力后獲得的高碳高鉻不銹鋼工件降溫至-85~_65°C進(jìn)行冷處理,并升溫至室溫;
[0011](6)將高碳高鉻不銹鋼工件在步驟(5)冷處理后回火處理,并冷卻。
[0012]其中,所述步驟(5)和步驟(6)需反復(fù)交替進(jìn)行兩次或多次。
[0013]所述步驟(1)的預(yù)熱過程能夠減小工件表面和內(nèi)部的溫度差,使工件受熱均勻, 使工件表面和外部組織充分轉(zhuǎn)變,降低內(nèi)外組織轉(zhuǎn)變的組織應(yīng)力,防止零件開裂變形,尤其適用于大尺寸工件以及結(jié)構(gòu)復(fù)雜的工件。僅使用一段預(yù)熱時(shí),由于零件內(nèi)部熱應(yīng)力較大,熱處理后零件需要去除表面較大厚度的余量,才能保證各部分尺寸,有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)沿尖角處的裂紋,采用兩段預(yù)熱后,零件變形減小,只需要去除較小厚度的余量即可達(dá)到要求,在解決開裂問題的同時(shí)也節(jié)約了成本。
[0014]所述步驟(2)中淬火溫度的選取對(duì)淬火后合金的組織和性能有很大的影響,最主要影響因素是殘余奧氏體(Yk)含量;淬火溫度較低時(shí),溶入奧氏體基體的碳化物較少,Ms 點(diǎn)高,淬火后^!^少,但此時(shí)組織轉(zhuǎn)變不完全,奧氏體均勻化程度低,使得淬火后硬度較低; 而淬火溫度較高時(shí),碳化物溶解充分,此時(shí)Y相很穩(wěn)定,Ms點(diǎn)下降,但淬火后易造成YkS 多,淬火硬度也會(huì)降低;1030~1070°C淬火可得到較高的硬度。
[0015]由于工件淬火后淬火應(yīng)力太大,所述步驟(4)能夠去除淬火應(yīng)力,防止工件開裂, 普通空氣電阻爐即可。
[0016]所述步驟(5)的冷處理也是本發(fā)明技術(shù)方案不可或缺的步驟,這是由于工件中碳含量較高,Ms點(diǎn)較低,使得淬火后組織中存在大量的Yk,這些Yk如果在回火時(shí)未轉(zhuǎn)變,使用中就會(huì)慢慢分解,轉(zhuǎn)變成馬氏體,使工件尺寸膨脹,同時(shí),這些馬氏體析出碳化物又會(huì)收縮,造成工件尺寸反復(fù)變化;冷處理溫度的選擇對(duì)于Yk的轉(zhuǎn)變至關(guān)重要,為了便于^轉(zhuǎn)變,需要使金屬溫度降低到Ms點(diǎn)以下較多溫度,但是同時(shí)相變是需要能量來驅(qū)動(dòng)的,溫度過低的話,能量過低不足以啟動(dòng)相變。 [0017]所述步驟(6)是為了獲得需要的服役硬度,根據(jù)技術(shù)要求的不同,選擇不同的回火溫度進(jìn)行回火處理;隨著回火溫度的升高,硬度首先呈下降趨勢(shì),但在500°C左右會(huì)出現(xiàn)二次硬化,使硬度升高。
[0018]所述步驟(5)和步驟(6)交替進(jìn)行兩次或多次,使Y !^充分轉(zhuǎn)變,工件尺寸越大、 尺寸精度要求越高,需交替進(jìn)行步驟(5)和步驟(6)的次數(shù)越多。
[0019]其中,所述步驟(1)的兩段預(yù)熱的過程為,將高碳高鉻不銹鋼工件在780~810°C 進(jìn)行預(yù)熱30~45min,升溫至950~1000°C預(yù)熱50~70min的過程。
[0020]其中,所述步驟⑴和⑵均在真空度為0.13~13Pa的真空條件下進(jìn)行,防止脫碳增碳,可使用真空爐進(jìn)行加熱。
[0021]其中,所述步驟(3)完成后,高碳高鉻不銹鋼工件的淬火后硬度應(yīng)> 54HRC。
[0022]其中,所述步驟(5)應(yīng)在所述步驟(3)完成后2h內(nèi)開始進(jìn)行,這是由于工件如果長時(shí)間在室溫放置,會(huì)造成Yk穩(wěn)定化,導(dǎo)致Yk轉(zhuǎn)變困難。
[0023]其中,所述步驟(5)中冷處理的過程為在靜止的空氣中進(jìn)行,以避免升溫速度過快使工件發(fā)生開裂,可使用高低溫箱。
[0024]進(jìn)一步,所述步驟(5)中冷處理的保溫時(shí)間為120min以上。
[0025]其中,所述步驟(6)還包括回火處理后將高碳高鉻不銹鋼工件在60~80°C的熱水或油中進(jìn)行的冷卻步驟,當(dāng)回火處理的回火溫度在565°C以上時(shí),該冷卻步驟能夠有效防止第二類回火脆性。
[0026]其中,所述步驟(6)中回火處理的回火溫度的選擇應(yīng)避免在425~565°C之間回火,防止第一類回火脆性。
[0027]進(jìn)一步,所述步驟(6)中回火溫度下的保溫時(shí)間為90~150min。
[0028]其中,所述步驟(6)的回火處理在空氣中進(jìn)行,使用井式爐或箱式電阻爐即可。
[0029]本發(fā)明創(chuàng)造具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:1)本發(fā)明技術(shù)方案可有效解決高碳高鉻不銹鋼工件熱處理中可能遇到的脫碳、開裂和殘余奧氏體等問題;2)采用本發(fā)明技術(shù)方案處理后的高碳高鉻不銹鋼工件具有良好的耐蝕、耐磨和高硬度等綜合性能;3)采用本發(fā)明技術(shù)方案處理后的高碳高鉻不銹鋼工件使用壽命長,產(chǎn)品的合格率高,余量去除少,節(jié)約成本。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明創(chuàng)造做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0031]本發(fā)明實(shí)施例采用同樣成分和規(guī)格的一種不銹鋼工件進(jìn)行說明,所采用的不銹鋼工件成分和規(guī)格如表1所示。
[0032]表1實(shí)施例中所采用的不銹鋼工件成分和規(guī)格
[0033]
【權(quán)利要求】
1.一種高碳高鉻不銹鋼的熱處理方法,包括如下熱處理步驟:(1)將高碳高鉻不銹鋼工件進(jìn)行兩段預(yù)熱的過程;(2)將高碳高鉻不銹鋼工件在步驟⑴預(yù)熱后升溫至1030~1070°C保溫90~ IlOmin ;(3)將保溫后的高碳高鉻不銹鋼工件油冷淬火;(4)將油淬后獲得的高碳高鉻不銹鋼工件加熱至95~105°C去除應(yīng)力;(5)將去除應(yīng)力后獲得的高碳高鉻不銹鋼工件降溫至-85~-65°C進(jìn)行冷處理,并升溫至室溫;(6)將高碳高鉻不銹鋼工件在步驟(5)冷處理后回火處理。其中,所述步驟(5)和步驟(6)反復(fù)交替進(jìn)行兩次或多次。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高碳高鉻不銹鋼的熱處理方法,其特征在于:所述步驟(I)的兩段預(yù)熱的過程為,將高碳高鉻不銹鋼工件在780~810°C進(jìn)行預(yù)熱30~45min,升溫至950~1000°C預(yù)熱50~70min的過程。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種高碳高鉻不銹鋼的熱處理方法,其特征在于:所述步驟⑴和⑵均在真空度為0.13~13Pa的真空條件下進(jìn)行。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種高碳高鉻不銹鋼的熱處理方法,其特征在于:所述步驟(3)完成后,高碳高鉻不銹鋼工件的淬火后硬度應(yīng)> 54HRC。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高碳高鉻不銹鋼的熱處理方法,其特征在于:所述步驟 (5)在所述步驟(3)完成后2h內(nèi)開始進(jìn)行。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2或5所述的一種高碳高鉻不銹鋼的熱處理方法,其特征在于:所述步驟(5)中冷處理的過程為在靜止的空氣中進(jìn)行。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種高碳高鉻不銹鋼的熱處理方法,其特征在于:所述步驟(5)中冷處理的保溫時(shí)間為120min以上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種高碳高鉻不銹鋼的熱處理方法,其特征在于:所述步驟(6)還包括回火處理后將高碳高鉻不銹鋼工件在60~80°C的熱水或油中進(jìn)行的冷卻步驟。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種高碳高鉻不銹鋼的熱處理方法,其特征在于:所述步驟(6)中回火處理在回火溫度下的保溫時(shí)間為90~150min。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種高碳高鉻不銹鋼的熱處理方法,其特征在于:所述步驟(6)的回火處理為在空氣中進(jìn)行。
【文檔編號(hào)】C21D6/00GK103589839SQ201310497303
【公開日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2013年10月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月21日
【發(fā)明者】葉文君, 胡隆偉, 余傳魁, 鄭曉冬 申請(qǐng)人:航天精工股份有限公司