[发明专利]具有较高密度的沉淀硬化型不锈钢

说明书

技术领域

本发明涉及一种合金材料，具体涉及一种具有较高密度的沉淀硬化型不锈钢。

背景技术

不锈钢一般是指铬含量在10.5％以上的主成分为铁的合金，这种材料不仅具有较好的机械强度，而且美观、耐腐蚀，因此在工业各领域中得到广泛应用。不锈钢的种类繁多，按热处理后的金相组织(即显微组织)可分为五大类：即铁素体不锈钢、马氏体不锈钢、奥氏体不锈钢、奥氏体-铁素体不锈钢和沉淀硬化不锈钢，其中沉淀硬化型不锈钢按其组织形态还分为三类：沉淀硬化半奥氏体型、沉淀硬化马氏体型和沉淀硬化奥氏体型不锈钢。每种不锈钢都在特定的应用领域具有良好的性能，其中，沉淀硬化型不锈钢不仅具有良好的耐腐蚀，而且有很好的成型性能和良好的焊接性，甚至可作为高强度的材料加以应用。然而，在一些需要较大密度(比重)材料的场合，比如有惯性运动和稳固平衡要求(如驱动飞轮盘、机具底座或底盘、运动器材等)时，机构和零部件的整体或局部采用现有的沉淀硬化型不锈钢，材料本身的密度(比重)还是不够的，如果为了增加材料的密度(比重)，而简单的在该合金材料的炼制过程中加入高密度(比重)元素，又容易产生重力偏析现象，造成材料内部不均匀。另外，这样做虽然材料整体密度(比重)增加了，但材料强度反而下降，并且造成耐蚀性不佳，焊接强度下降等缺点。因此，如何研制一种既具有较高密度(比重)，又具有良好的耐腐蚀、材料强度以及成形性和焊接性的沉淀硬化型不锈钢是本发明研究的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种既具有较高密度(比重)，又具有良好的耐腐蚀、材料强度以及成形性和焊接性的沉淀硬化型不锈钢合金材料，以克服现有技术的不足。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种具有较高密度的沉淀硬化型不锈钢，该合金材料的组份及含量如下：

C(碳)   0.01～0.09重量％；

Si(硅)  0.2～0.6重量％；

Mn(锰)  0.05～0.5重量％；

P(磷)   0.0001～0.03重量％；

S(硫)   0.0001～0.03重量％；

Cr(铬)  11～14重量％；

Ni(镍)  5～9重量％；

Cu(铜)  1.5～2.5重量％；

Nb(铌)  0.01～0.1重量％；

W(钨)   8～12重量％；

Fe(铁)  余量；

所述合金材料的密度为8.1～8.4g/cm³，金相组织为马氏体。

上述技术方案中的有关内容解释如下：

1、上述方案中，所述合金材料的最佳组份及含量如下：

C(碳)   0.04重量％；

Si(硅)  0.33重量％；

Mn(锰)  0.37重量％；

P(磷)   0.008重量％；

S(硫)   0.008重量％；

Cr(铬)  12.54重量％；

Ni(镍)  5.68重量％；

Cu(铜)  1.98重量％；

Nb(铌)  0.01重量％；

W(钨)   10.1重量％；

Fe(铁)  余量。

2、上述方案中，所述本合金材料在制备后，经950℃～1050℃恒温1小时，再置于空气中冷却的固溶处理，材料硬度为HRC 28～32。这里所述的固溶处理是指将材料升温到固溶线以上的单相区，恒温保持一段时间，使介入析出硬化的合金元素全部溶于材料基质中，而成为单一过饱和固溶体的热处理工艺。固溶处理的目的主要是改善钢和合金的塑性和韧性，为沉淀硬化处理作好准备等。

3、上述方案中，所述合金材料在制备后，经第一步950℃～1050℃恒温1小时，再置于空气中冷却的固溶处理，和第二步450℃～550℃恒温3小时，再置于空气中冷却的时效处理，材料硬度为HRC 37～43。这里所述的时效处理是指合金工件经固溶处理，冷塑性变形或铸造、锻造后，在较高的温度放置或室温保持，其性能，形状，尺寸随时间而变化的热处理工艺。时效处理的目的，消除工件的内应力，稳定组织和尺寸，改善机械性能等。

4、上述方案中，所述合金材料在5重量％NaCl+95重量％H₂O的盐雾测试下，其耐蚀性不小于72小时。

5、本发明合金材料在融炼过程需要足够搅拌使材料成份混合均匀，并加入适量的微量元素增加分散效果及合金化程度。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点和效果：