[发明专利]马氏体时效不锈钢热处理方法

说明书

本发明属于不锈钢的热处理技术领域，具体涉及一种马氏体时效不锈钢热处理方法。本发明首先进行固溶处理，使其析出物充分溶入基体中，达到化学成分均匀一致，然后快冷，获得单一或均匀的马氏体组织；同时为获得单一细晶粒奥氏体组织，在高于AC₃的温度40℃～60℃的温度条件下进行重复固溶处理；考虑某些马氏体时效钢镍或者钴含量偏高，空冷或水冷不能保证奥氏体完全转变为马氏体，本发明增加了深冷处理环节，减少残余奥氏体的含量。最后时效处理时在马氏体基体上析出强化相，提高钢的抗拉强度，同时塑性和韧性维持在较高的水平。

技术领域

本发明属于不锈钢的热处理技术领域，具体涉及一种马氏体时效不锈钢热处理方法。

背景技术

随着我国航空航天事业的进一步发展，对特殊环境下使用的结构材料性能也提出了更高的要求。由于新型航空材料的不断研发和替代(如铝镁合金、先进复合材料、钛合金)，使得钢在飞机上的应用比例不断的下降。但是，高性能结构钢和不锈钢以其高强度、高韧性、疲劳性能和高纯净度等优势，在未来一段时间内仍将是新一代飞机的例如高应力紧固件、起落架和大梁等关键结构件的重要候选材料。在民航领域，随着我国大型客机研制项目正式启动，高性能结构钢和不锈钢在新机上必然会得到大量的应用。但是，目前国内民航所有飞机和配件绝大多数依赖进口。

最近十年来，通过预研和型号研究，我国已研发多个航空用高性能结构钢不锈钢。一些马氏体时效不锈钢，如04Cr13Ni8Mo2Al等，已成功用于制造机翼梁，成为制造在海洋等恶劣环境条件下使用的飞机大梁、紧固件、起落架等关键部件的重要材料。

热处理工艺是决定钢的力学性能及其他性能的重要手段，当前的马氏体时效不锈钢的发展也面临着一个突出的问题，即强韧性配合不够优异，如何在保证马氏体时效不锈钢高强度的同时，研究如何提高韧性指标就有了重要的理论意义和应用价值。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种能使马氏体时效不锈钢具有较好的综合力学性能的马氏体时效不锈钢热处理方法。

本发明为解决上述技术问题采用的技术方案是：马氏体时效不锈钢热处理方法，按重量百分比计，马氏体时效不锈钢由以下组分材料构成：C≤0.04％、Si≤0.1％、Mn≤0.2％、Ni：7％～9％、Cr：12％～14％、Mo：2％～3％、Al：0.9％～1.4％，余量为铁；

热处理方法包括如下步骤：

步骤A，利用Thermo-Calc热力学计算软件计算马氏体时效不锈钢的平衡态相图，得到各相完全固溶时的温度；

步骤B，将马氏体时效不锈钢在步骤A计算温度下固溶处理30min～60min，空冷至室温；

步骤C，为获得单一细晶粒奥氏体组织，在高于AC₃的温度40℃～60℃的温度条件下进行重复固溶处理，空冷至室温；

步骤D，在深冷炉中进行深冷处理，深冷温度为-78℃～-100℃，深冷时间为1h～2h；

步骤E，在510℃～540℃下进行时效处理，保温3.5～4.5h。

本发明的有益效果是：

首先进行固溶处理，使其析出物充分溶入基体中，达到化学成分均匀一致，然后快冷，获得单一或均匀的马氏体组织；同时为获得单一细晶粒奥氏体组织，在高于AC₃的温度40℃～60℃的温度条件下进行重复固溶处理；考虑某些马氏体时效钢镍或者钴含量偏高，空冷或水冷不能保证奥氏体完全转变为马氏体，本发明增加了深冷处理环节，减少残余奥氏体的含量。最后时效时在马氏体基体上析出强化相，提高钢的抗拉强度，同时塑性和韧性维持在较高的水平。