[发明专利]提高马氏体不锈钢抗氢脆性的热处理方法、不锈钢及应用

说明书

本发明提供了一种提高马氏体不锈钢抗氢脆性的热处理方法、不锈钢及应用，涉及不锈钢热处理技术领域，能够通过调整沉淀硬化马氏体不锈钢的热处理工艺，在实现高强高韧的同时，大幅提高其抗氢脆性能；该方法通过在马氏体不锈钢中生成奥氏体对钢中的氢进行捕获，从而减少钢中可扩散氢的含量，实现马氏体不锈钢抗氢脆性能的提高，采取该方法可以获得细化的基体组织，两者协同作用，既保证了材料的高强高韧，有大幅提高其抗氢脆性能；步骤包括：S1、固溶处理：在高于马氏体不锈钢奥氏体化温度50‑100℃的环境下进行固溶处理，使基体中含有一定量的奥氏体；S2、时效处理。本发明提供的技术方案适用于马氏体不锈钢抗氢脆热处理的过程中。

技术领域

本发明涉及不锈钢热处理技术领域，尤其涉及一种提高沉淀硬化马氏体不锈钢抗氢脆性能的热处理方法、不锈钢及应用。

背景技术

沉淀硬化马氏体不锈钢突出的特点是具有高强度、优良的断裂韧性。该类不锈钢由于良好的综合性能，已广泛应用于海洋、石油化工、航空航天等领域。然而，一直以来，氢脆问题是制约高强钢发展的瓶颈问题，往往产生灾难性的后果。

该种沉淀硬化马氏体不锈钢用在富氢环境中的现有热处理制度常见的有两种：第一种包括固溶处理、冷处理和峰值时效处理；第二种包括固溶处理、冷处理和过时效处理。第一种热处理工艺可获得全马氏体基体及弥散均匀分布在马氏体基体内的第二相；第二种热处理工艺可获得马氏体基体，奥氏体及弥散均匀分布在马氏体基体内的第二相。第一种热处理工艺强度很高，可达1500MPa，但氢脆敏感性很高，抗氢脆性能差，第二种工艺是在时效处理期间，时效温度选取在奥氏体转变初始温度(Ac1)及奥氏体转变终了温度(Ac3)之间，由此产生一定含量的奥氏体。因此，氢脆敏感性相对第一种工艺低，但此时由于奥氏体的引入，材料强度下降明显，由1500MPa下降到1200MPa，适用性差。

因此，有必要研究一种提高沉淀硬化马氏体不锈钢抗氢脆性能的热处理方法来应对现有技术的不足，以解决或减轻上述一个或多个问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种提高沉淀硬化马氏体不锈钢抗氢脆性能的热处理方法，通过调整沉淀硬化马氏体不锈钢的热处理工艺，在实现高强高韧的同时，大幅提高其抗氢脆性能。

一方面，本发明提供一种提高马氏体不锈钢抗氢脆性能的热处理方法，所述热处理方法通过在马氏体不锈钢中生成奥氏体对钢中的可扩散氢进行捕获，从而减少钢中可扩散氢的含量，实现马氏体不锈钢抗氢脆性能的提高。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述热处理方法的步骤包括：

S1、固溶处理：在高于马氏体不锈钢奥氏体化温度50-100℃的环境下对该马氏体不锈钢进行固溶处理，使基体中含有一定量的奥氏体；奥氏体在基体中的体积占比为14％-18％；

S2、时效处理。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，步骤S1中固溶处理工艺具体为：在高于马氏体不锈钢奥氏体化温度50-100℃的环境下，保温0.5h以上(优选50-70min)，并迅速油冷至室温。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，步骤S2中时效处理工艺为：480℃～510℃，保温3h以上(优选220-260min)并空冷至室温。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，步骤S2中时效处理的对象是步骤S1固溶处理后的马氏体不锈钢。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，步骤S1中以5℃/min的升温速率升温至固溶处理的保温温度。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，步骤S2中以5℃/min的升温速率升温至时效处理的保温温度。