一種0Cr17Ni4Cu4Nb沉淀硬化不銹鋼棒材的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于不鎊鋼桿件制備方法技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種0化17M4化4佩沉淀硬 化不鎊鋼棒材的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 0化17M4化4佩是馬氏體沉淀硬化型不鎊鋼，因含C量低，媒、館量高，所W耐蝕性 好，其耐腐蝕性和304、430等相差無(wú)幾。又由于含有較多銅和銀元素，能在熱處理過(guò)程中沉 淀析出，強(qiáng)化晶粒組織結(jié)構(gòu)，故又具有較高強(qiáng)度硬度，因此在石油、化工、核電閥口中得到大 量應(yīng)用。許多高壓腐蝕環(huán)境用閥口均采用作為細(xì)長(zhǎng)閥桿及固定軸、密封閥芯等關(guān)鍵部件。 因?yàn)?化17M4化4佩強(qiáng)度高，塑性較差，在常規(guī)加工工藝中，力學(xué)性能通過(guò)變動(dòng)熱處理工藝 予W調(diào)整。馬氏體相變和時(shí)效處理形成沉淀硬化相是其主要強(qiáng)化手段。但由于熱處理過(guò)程 較為復(fù)雜，通過(guò)熱處理能達(dá)到的高強(qiáng)度僅為HOOMpa左右，且高強(qiáng)狀態(tài)下初性和耐蝕性降 低較多，難W滿足高壓閥芯閥桿等高溫高壓摩擦環(huán)境下的使用要求。因此，通過(guò)改進(jìn)加工工 藝，使0化17M4化4佩合金同時(shí)具備高強(qiáng)、高初、并保持良好的耐蝕性能，成為本領(lǐng)域亟待 解決的技術(shù)問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種0化17Ni4化4佩不鎊鋼棒材的制備方法，解決了傳統(tǒng) 工藝中材料強(qiáng)度難W進(jìn)一步提高且單純依靠熱處理實(shí)現(xiàn)材料強(qiáng)化所導(dǎo)致的耐蝕性降低等 問(wèn)題。
[0004] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，本發(fā)明提供了一種0化17M4化4Nb沉淀硬化不鎊鋼棒材的制 備方法。
[0005] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：提供一種0化17Ni4化4佩不鎊鋼棒材的制備方法， 首先采用真空烙煉制作低碳低硫低磯純凈化昆料，通過(guò)高溫靜液擠壓形變熱處理方法獲得 細(xì)小均勻的馬氏體組織，通過(guò)冷靜液擠壓，在獲得接近產(chǎn)品尺寸的棒料同時(shí)，對(duì)棒料表面進(jìn) 行強(qiáng)化處理，最后經(jīng)過(guò)時(shí)效熱處理，得到的高強(qiáng)度0化17M4化4佩不鎊鋼棒料，送種棒料表 層具有很高的硬度，芯部高強(qiáng)高初，同時(shí)具有良好的耐蝕性，是理想的高性能細(xì)長(zhǎng)軸桿用 料。
[0006] -種0化17Ni4化4佩沉淀硬化不鎊鋼棒材的制備方法，其包括如下步驟：
[0007] (1) 0化17M4化4佩不鎊鋼烙煉鑄造：
[0008] 按W下比例配合金料：化；3wt%~5wt%，Cr ;15. 5wt%~17. 5wt%，化；3wt%~ 5wt%，Nb ;2. 5wt%~4. 5wt%，其余為化；均勻混合后，經(jīng)過(guò)真空烙煉得到鑄錠；
[0009] (2)將步驟（1)所得鑄錠進(jìn)行熱鍛或熱社開(kāi)昆獲取棒昆；鍛造比不小于4,終鍛溫 度不小于900°C ;
[0010] (3)熱靜液擠壓形變熱處理：
[0011] 使用熱靜液擠壓工藝對(duì)步驟（2)所得棒昆進(jìn)行擠壓加工并在棒料擠出后立即進(jìn) 行冷卻處理，W獲取有利于析出強(qiáng)化的馬氏體組織；
[0012] (4)冷靜液擠壓出棒料：
[0013] 采用冷靜液擠壓工藝對(duì)步驟（3)多的棒料進(jìn)行冷加工，可W對(duì)不鎊鋼內(nèi)奧氏體組 織進(jìn)行強(qiáng)化，同時(shí)增加馬氏體組織位錯(cuò)密度，有利于增強(qiáng)后續(xù)時(shí)效析出強(qiáng)化效果；
[0014] (5)真空或氣體保護(hù)時(shí)效熱處理強(qiáng)化，得到一種0化17M4化4佩沉淀硬化不鎊鋼 棒。
[0015] 步驟（1)所述鑄錠中C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不大于0. 025%，S的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不大于0. 02%， P的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不大于0.02%。
[001引步驟似中所述棒昆晶粒度應(yīng)不小于3級(jí)。
[0017] 步驟（3)中所述熱靜液擠壓的溫度為ioocrc~120(TC，擠壓比為5~12,模具角 度為30。~60。，擠壓速度為15mm/s~30mm/s。
[001引步驟（3)中擠壓出料溫度為85(TC~1050。并且對(duì)擠出棒料立即進(jìn)行噴液冷卻， 實(shí)現(xiàn)固溶處理。
[001引步驟（4)中所述冷靜液擠壓的擠壓變形率為15%~25%，擠壓模具角度為70°~ 120°，擠壓后棒料的尺寸大于零件尺寸Imm~3mm。
[0020] 步驟巧）中所述時(shí)效熱處理的溫度為49(TC~51(TC，保溫時(shí)間為化~lOh。
[0021] 本發(fā)明的有益效果是：
[0022] 提供一種0化17M4化4佩不鎊鋼棒材的制備方法，首先將擠壓變形與固烙處理相 結(jié)合，通過(guò)熱靜液擠壓形變熱處理工藝對(duì)昆料進(jìn)行改性加工，獲得細(xì)小均勻馬氏體組織，即 有利于提高材料的塑性，又有利于時(shí)效強(qiáng)化效果的實(shí)現(xiàn)。通過(guò)冷靜液擠壓對(duì)材料表面進(jìn)行 冷變形，對(duì)棒料進(jìn)行表面強(qiáng)化，增強(qiáng)時(shí)效效果，使得后續(xù)時(shí)效溫度較高的制度下依然可W保 證棒料具備很高的強(qiáng)度和表面硬度，，經(jīng)本發(fā)明方法處理后的0化17M4化4佩不鎊鋼棒材， 強(qiáng)度較常規(guī)工藝提高10% W上（1550Mpa)，表面硬度達(dá)到皿c47,腐蝕性能保持不變，解決 了傳統(tǒng)上單純依賴(lài)熱處理，強(qiáng)度、耐蝕性都很難提高的問(wèn)題，方法簡(jiǎn)單，適合于對(duì)軸桿零件 有特殊強(qiáng)度、初性、耐磨性、耐蝕性要求的產(chǎn)品應(yīng)用。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 本發(fā)明提供了一種0化17M4化4Nb沉淀硬化不鎊鋼棒材的制備方法，下面結(jié)合具 體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0024] 實(shí)施例1
[00巧]采用本發(fā)明方法制取一種高壓閥口用密封閥芯，閥芯直徑15mm，要求強(qiáng)度不小于 1500Mpa，表面硬度皿C不小于47,晶粒度不小于7級(jí)。制備0化17M4化4佩不鎊鋼棒的實(shí) 施工藝如下：
[002引1、50公斤真空中頻爐烙煉鑄錠，按W下比例配合金料：按W下比例配合金料；Ni ; 3wt %~5wt %，Cr ; 15. 5wt %~17. 5wt %，化；3wt % ~5wt %，Nb ;2. 5wt %~4. 5wt %，其 余為化；均勻混合后，經(jīng)過(guò)真空烙煉得到鑄錠；所得鑄錠中C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不大于0. 025%，S 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不大于0. 02 %，P的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不大于0. 02 % ;
[0027] 2、熱鍛開(kāi)昆獲取棒昆；鍛造比為5,終鍛溫度不小于90(TC，棒昆直徑為80mm ;
[0028] 3、熱靜液擠壓渾火形變熱處理：機(jī)加工后，熱靜液擠壓棒昆直徑為f 75 mm:，棒 昆加熱溫度為l〇8(TC，擠壓比為10,擠壓速度為20mm/s，擠出直徑為CP 21 mm的棒料，棒料 出模溫度約90(TC，棒料出模后立即進(jìn)行噴水冷卻；
[0029] 4、冷靜液擠壓出棒料；機(jī)加工出直徑為f 21 mm的棒料，進(jìn)行冷靜液擠壓加工， 模具角度為75°，變形率為26%，獲得直徑為巧IS mni的棒料；
[0030] 5、真空時(shí)效處理；在真空爐內(nèi)進(jìn)行時(shí)效處理，溫度為495C，保溫時(shí)間為6小時(shí)，真 空度不大于50化，得到一種0化17M4化4佩沉淀硬化不鎊鋼棒材。
[0031] 采用上述工藝制備得到的的直徑為18mm的0化17M4化4佩沉淀硬化不鎊鋼棒材， 其強(qiáng)度> i500Mpa，晶粒度> 7級(jí)，在直徑Cp 18 mm~14 mm范圍內(nèi)硬度皿C > 47， 可W滿足制備高壓閥芯的要求。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種0Crl7Ni4Cu4Nb沉淀硬化不銹鋼棒材的制備方法，其特征在于，包括如下步驟： (1) 0Crl7Ni4Cu4Nb不銹鋼熔煉鑄造： 按以下比例配合金料：Ni :3wt % ~5wt %，Cr : 15. 5wt % ~17. 5wt %，Cu :3wt % ~ 5wt%，Nb :2. 5wt%~4. 5wt%，其余為Fe ;均勻混合后，經(jīng)過(guò)真空熔煉得到鑄錠； (2) 將步驟（1)所得鑄錠進(jìn)行熱鍛或熱軋開(kāi)坯獲取棒坯；鍛造比不小于4,終鍛溫度不 小于900°C ; (3) 熱靜液擠壓形變熱處理： 使用熱靜液擠壓工藝對(duì)步驟（2)所得棒坯進(jìn)行擠壓加工并在棒料擠出后立即進(jìn)行冷 卻處理； (4) 冷靜液擠壓出棒料： 采用冷靜液擠壓工藝對(duì)步驟（3)多的棒料進(jìn)行冷加工； (5) 真空或氣體保護(hù)時(shí)效熱處理強(qiáng)化，得到一種0Crl7Ni4Cu4Nb沉淀硬化不銹鋼棒材。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種0Crl7Ni4Cu4Nb沉淀硬化不銹鋼棒材的制備方法，其特 征在于，步驟（1)所述鑄錠中C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不大于0. 025%，S的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不大于0. 02%，P 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不大于0.02%。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種0Crl7Ni4Cu4Nb沉淀硬化不銹鋼棒材的制備方法，其特 征在于，步驟（2)中所述棒坯晶粒度應(yīng)不小于3級(jí)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種0Crl7Ni4Cu4Nb沉淀硬化不銹鋼棒材的制備方法，其特 征在于，步驟（3)中所述熱靜液擠壓的溫度為1000°C~1200°C，擠壓比為5~12,模具角度 為30。~60。，擠壓速度為15mm/s~30mm/s。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種0Crl7Ni4Cu4Nb沉淀硬化不銹鋼棒材的制備方法，其特 征在于，步驟（3)中擠壓出料溫度為850°C~1050°C，并且對(duì)擠出棒料立即進(jìn)行噴液冷卻， 實(shí)現(xiàn)固溶處理。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種0Crl7Ni4Cu4Nb沉淀硬化不銹鋼棒材的制備方法，其特 征在于，步驟（4)中所述冷靜液擠壓的擠壓變形率為15%~25%，擠壓模具角度為70°~ 120° ,擠壓后棒料的尺寸大于零件尺寸1mm~3mm。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種0Crl7Ni4Cu4Nb沉淀硬化不銹鋼棒材的制備方法，其特 征在于，步驟（5)中所述時(shí)效熱處理的溫度為490°C~510°C，保溫時(shí)間為6h~10h。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明屬于不銹鋼桿件制備方法技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種0Cr17Ni4Cu4Nb沉淀硬化不銹鋼棒材的制備方法。本發(fā)明方法包括如下步驟：1、真空熔煉鑄錠；2、熱鍛開(kāi)坯制取棒坯；3、高溫靜液擠壓形變熱處理改善材料組織；4、冷靜液擠壓近凈成形表面改性；5、真空或氣體保護(hù)時(shí)效熱處理強(qiáng)化。使用本發(fā)明方法制備的0Cr17Ni4Cu4Nb不銹鋼棒兼具高強(qiáng)度、高韌性、高耐蝕、高耐磨等特性，可用于制造高負(fù)荷軸桿類(lèi)零件，尤其適于加工腐蝕氣氛下使用的高壓閥門(mén)的閥芯及其他小型承載閥桿類(lèi)零件。
【IPC分類(lèi)】C21D8/06, C22C38/48
【公開(kāi)號(hào)】CN105714063
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410727411
【發(fā)明人】胡捷
【申請(qǐng)人】北京有色金屬研究總院