[发明专利]沉淀硬化不锈钢高强韧非等温热处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及沉淀硬化不锈钢热处理方法。

背景技术

沉淀硬化不锈钢是为了适应航空和航天事业的发展需求，在四、五十年代发展起来的一类高强钢，它是一种Fe-Cr-Ni合金，通过加入Nb、Mo、Al、V、N等元素，时效处理时析出沉淀强化相，提高合金的强度和韧性，使综合性能稳定，常被用作航空航天系统中的起落架接头、连接机翼的螺栓、发动机风扇轴等关键的承力零部件。沉淀硬化不锈钢中合金元素含量较高，一般在20％～30％，合金元素中Cr的含量最高，是最重要的合金元素，主要提高钢的耐腐蚀性能；Ni通常是配合Cr元素发挥作用，改变不锈钢的组织，使其加工性能、力学性能和耐腐蚀性能得到较大程度的改善，再根据不同的工程需求加入相应的其他合金元素，获得相应的综合性能。目前，沉淀硬化不锈钢的常用热处理工艺主要为固溶处理+时效处理。

沉淀硬化不锈钢经过固溶处理和时效处理后，可以获得较好的强度和塑性，一般抗拉强度可达1470MPa，屈服强度为1270MPa左右，延伸率为19％左右，断面收缩率通常在55％～60％之间。理论上，对于具有沉淀析出行为的材料，可以通过控制析出相的种类、形貌、大小以及分布情况等，调节其综合性能。由于航空航天事业的进一步发展，对于要求高载荷、高的综合力学性能的承力构件来说，这种综合性能有待进一步提高。因此传统热处理工艺不能充分发挥高沉淀硬化不锈钢良好的综合力学性能。

发明内容

本发明的目的要解决传统热处理工艺不能充分发挥高沉淀硬化不锈钢良好的综合力学性能的问题，而提供一种沉淀硬化不锈钢高强韧非等温热处理方法。

沉淀硬化不锈钢高强韧非等温热处理方法，具体是按以下步骤完成的：

一、非等温固溶处理：以升温速率为2℃/min～5℃/min将沉淀硬化不锈钢从室温升温至1070℃～1085℃，然后以降温速率为0.5℃/min～1.5℃/min非等温固溶处理60min，然后空冷或风冷至室温，得到非等温固溶处理后沉淀硬化不锈钢；

二、深冷处理：对步骤一中得到的非等温固溶处理后沉淀硬化不锈钢进行深冷处理，在温度为-70℃下深冷处理120min，得到深冷处理后沉淀硬化不锈钢；

三、时效处理：以升温速率为2℃/min～5℃/min将深冷处理后沉淀硬化不锈钢升温至500℃～540℃，然后在温度为500℃～540℃下以降温速率为1.0℃/min进行时效处理120min，即完成沉淀硬化不锈钢高强韧非等温热处理。

步骤一中所述的沉淀硬化不锈钢为1Cr15Ni4Mo3N钢。

本发明优点：本发明处理后的沉淀硬化不锈钢的抗拉强度达到1580MPa～1605MPa，屈服强度达到1370MPa～1470MPa，延伸率为21％～25％，断面收缩率为58％～65％，与常规热处理工艺获得的沉淀硬化不锈钢的抗拉强度1470MPa，屈服强度1270MPa，延伸率为19％，断面收缩率通常在58％比较，抗拉强度提高120MPa左右，屈服强度提高100～200MPa，延伸率提高5％左右。经本发明非等温热处理方法处理后沉淀硬化不锈钢的综合力学性能比传统热处理工艺显著提高，同时本热处理方法适用于不同成分的沉淀硬化系列合金钢的热处理，获得优异的综合力学性能以满足不同的需求。

附图说明

图1为试验一步骤一处理后1Cr15Ni4Mo3N钢的金相组织照片；

图2为试验一步骤二处理后1Cr15Ni4Mo3N钢的金相组织照片；

图3为试验一时效处理后1Cr15Ni4Mo3N钢的金相组织照片。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。

具体实施方式一：具体实施方式是沉淀硬化不锈钢高强韧非等温热处理方法，具体是按以下步骤完成的：

一、非等温固溶处理：以升温速率为2℃/min～5℃/min将沉淀硬化不锈钢从室温升温至1070℃～1085℃，然后以降温速率为0.5℃/min～1.5℃/min非等温固溶处理60min，然后空冷或风冷至室温，得到非等温固溶处理后沉淀硬化不锈钢；

二、深冷处理：对步骤一中得到的非等温固溶处理后沉淀硬化不锈钢进行深冷处理，在温度为-70℃下深冷处理120min，得到深冷处理后沉淀硬化不锈钢；