[发明专利]一种沉淀硬化马氏体不锈钢FV520B的热处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种沉淀硬化马氏体不锈钢FV520B的热处理方法，具体地说是将沉淀硬化马氏体在较高温度进行短时间回火，之后采取缓慢冷却的方式，使得该沉淀硬化马氏体不锈钢具有优良的韧性和强度组合。 

背景技术

低碳沉淀硬化马氏体不锈钢，因其易于加工、强度高、韧性良好，具有优良的耐蚀性能和焊接性能，还具有良好的冲击韧度和较大截面上理想的横向性能，被广泛应用于齿轮、螺栓、轴、轮盘、叶片、转子、泵件等场合。国际上已成功制造出性能优良的该类马氏体不锈钢的各种部件，但由于技术保密等原因，热处理关键技术的细节不得而知，文献报道的参数也往往由于范围过宽不具有参考价值。我国在航天和压缩机等领域的一些关键部件大量采用该类钢。 

沉淀硬化马氏体钢的热处理工艺对其组织和性能起着决定性作用。一般地，其高强度主要通过Cu、Nb、Mo等强化元素在时效过程中析出ε-Cu、NbC、Mo₂C、M₇C₃、M₂₃C₆等强化相来获得。目前该类钢所采用的热处理制度为淬火加回火的工艺方法，回火制度主要有两种，一是在400-470℃(A_c1 以下)进行低温回火，得到马氏体+弥散细小的强化相组织，获得较高的强度；一是在580-650℃(A_c1以上)进行较高温度回火，这时由于回火温度在A_c1(约580℃)以上，室温下组织中可以得到少量逆变奥氏体，逆变奥氏体的存在大幅度提高钢的韧性，但是高温下，析出相尺寸长大，降低合 金的强度。因此，一般而言，各用户根据需求，只能选择其中一种回火制度，获得高强度或高韧性而牺牲另一性能。根据文献报道，目前没有一种热处理制度可以同时使得该钢获得高强度和高韧性。 

发明内容

本发明的目的是提供了一种沉淀硬化马氏体不锈钢FV520B的热处理方法，使该钢具有优良的韧性和强度组合，解决该钢现有的热处理工艺高温回火强度低，而低温回火韧性低，高强度和高韧性不能兼得的问题。 

本发明提供了一种沉淀硬化马氏体不锈钢FV520B的热处理方法，将沉淀硬化马氏体不锈钢FV520B进行淬火和较高温度短时间回火处理后，采取缓慢冷却的方式。 

本发明提供的沉淀硬化马氏体不锈钢FV520B的热处理方法，包括以下步骤： 

(1)对钢进行淬火处理，处理方法为：将待处理的沉淀硬化马氏体不锈钢FV520B材料放入退回炉中，加热至高于A_c3(A_c3约为800～830℃)200℃以上使完全奥氏体化，即1050±10℃进行正火，保温1-2小时(保温时间应根据材料厚度)，然后水淬； 

(2)对钢进行回火处理，处理方法为：将(1)处理完成的沉淀硬化马氏体不锈钢材料放入退回炉中，加热至高于A_c1(A_c1约为570～600℃)形成回火马氏体加逆变奥氏体的混合组织，即630±10℃进行回火，透烧后保温5-60分钟(透烧时间应根据材料厚度)，然后随炉冷却至室温。 

本发明提供的沉淀硬化马氏体不锈钢FV520B的热处理方法，所述高温回火温度为A_c1以上20～50℃。 

本发明提供的沉淀硬化马氏体不锈钢FV520B的热处理方法，所述回火透烧后短时保温的时间优选为10-15分钟。 

本发明选择较高温短时回火，即回火温度选择A_c1以上20-50℃，由于该钢的逆变奥氏体是以切变形式形成，因此形成速度较快；而其强化相的析出和长大需要时间进行扩散。这样的高温短时处理，既可以获得逆变奥氏体组织，同时在回火又不会造成强化相的大量析出。强化相主要在缓冷过程中析出，由于温度较低，不会发生异常长大，保证了强化效果。 

同现有技术比较，本发明具有以下特点： 

(1)本发明FV520B选择高温回火，即回火温度选择630±10℃，不仅有逆变奥氏体组织生成，同时还有强化相的析出；而以往文献给出FV520B钢的回火温度选择400℃左右，只有利于强化相的析出。 

(2)本发明回火选择短时时效，即透烧后保温10-15分；而以往文献给出FV520B钢时效是长时间时效，时间为1-2小时。 

(3)本发明选择随炉冷的冷却方式。而以往文献给出FV520B钢是空冷方式。 

本发明具有以下突出优点：