[发明专利]一种高强度不锈钢转子及其制备方法

说明书

本发明涉及一种高强度不锈钢转子及其制备方法，属于金属材料热加工技术领域，解决了现有技术中转子强度低，服役寿命短以及锻造中切削工艺原料浪费多，成本高的问题。一种高强度不锈钢转子，转子的元素组成按质量百分比计为：C：0.03％～0.050％、Cr：14.90％～15.80％、Ni：5.00％～5.70％、Cu：2.20％～2.80％、Nb+Ta：0.35％～0.44％、Mo：0.45％～0.54％、V：0.06％～0.10％、Si：0.20％～0.60％、Mn：0.40％～0.80％、P≤0.010％、S≤0.010％、O≤0.003％，其余为铁和不可避免的杂质元素。本发明制备得到了高强度、耐疲劳性能优良的转子，并降低了转子制备过程中的生产成本。

技术领域

本发明涉及金属材料热加工技术领域，尤其涉及一种高强度不锈钢转子及其制备方法。

背景技术

高强度不锈钢具有高强韧性与耐蚀性能，是优良的结构材料，广泛应用于航空、航天、舰船等领域。目前高强度不锈钢的锻件使用广泛，锻造工艺已有相关研究。

高速转子是陀螺仪中的重要部件，高强度不锈钢由于具有高强度、高韧性、高尺寸稳定性、耐蚀性等特点，因此用于制造高速转子可达到较好的服役性能。现有技术采用1Cr18Ni9Ti不锈钢，通过自由锻工艺制备棒料，再经过切削加工制备高速转子，切削加工量较大，极大的浪费了原材料，增加了成本。同时，通过棒材机加工的转子的金属流线是不封闭的，使用过程中存在安全隐患；另外，采用1Cr18Ni9Ti不锈钢材料制备的转子强度只有560MPa，强度较低导致其服役寿命短。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种高强度不锈钢转子及其制备方法，用以解决现有技术中转子强度低，服役寿命短以及锻造中切削工艺原料浪费多，成本高的问题。

本发明是通过以下技术方案实现：

一种高强度不锈钢转子，转子的元素组成按质量百分比计为：C：0.03％～0.050％、Cr：14.90％～15.80％、Ni：5.00％～5.70％、Cu：2.20％～2.80％、Nb+Ta：0.35％～0.44％、Mo：0.45％～0.54％、V：0.06％～0.10％、Si：0.20％～0.60％、Mn：0.40％～0.80％、P≤0.010％、S≤0.010％、O≤0.003％，其余为铁和不可避免的杂质元素。

一种高强度不锈钢转子的制备方法，包括如下步骤：

步骤1：准备转子不锈钢坯料；

步骤2：坯料进行第一次加热后进行自由锻，自由锻后进行第一次退火以及表面处理，制得锻坯；

步骤3：锻坯进行第二次加热，第二次加热后进行模锻，模锻后进行第二次退火处理和固溶处理，制得锻件；

步骤4：锻件经粗加工、时效处理以及精加工后制得高强度不锈钢转子。

进一步，第一次加热过程为：燃气炉升温至750℃，将坯料装入燃气炉，保温1.5～2h，随后以200～300℃/h的速率升温至1140～1170℃，保温2～3h。

进一步，自由锻包括坯料的两次墩粗和一次拔长，一次镦粗至直径再拔长至直径二次墩粗至直径坯料自由锻开锻温度1140～1170℃，终锻温度大于等于900℃，坯料锻后堆冷至300℃后散开，空冷至室温。

进一步，第一次退火处理为将自由锻后坯料放入电阻炉加热至640℃～660℃，保温12h～20h，随炉冷却至室温，制得锻坯。

进一步，第二次加热为：燃气炉升温至750℃，装入锻坯，保温1.5～3h，再以100～150℃/h的速率升温至1120℃～1150℃，保温1～2h。

进一步，步骤3中，模锻过程为：将锻坯放入模锻机中进行模锻，始锻温度为1120～1140℃，终锻温度大于等于900℃，锻后锻坯空冷至室温。