[发明专利]低碳马氏体不锈钢物理强化技术

说明书

本发明属於低碳、超低碳马氏体不锈钢铸件感应热处理方法。对于低碳或超低碳马氏体不锈钢，国外一些专家试图大幅度提高其硬度和强度，以求进一步提高部件的使用性能，曾探讨过调整元素配比的途径，其结果是：获得高强度和高硬度时，其冲击韧性和塑性大幅度下降。

比较接近的现有技术是：

1.“感应热处理不锈钢（Metal    Progress    July    1968，P75-78）”中研究了不锈钢的感应加热，包括铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢、马氏体不锈钢等变形材料，其中马氏体不锈钢型材含碳量在0.15%以上。

2.“汽轮机末级叶片进汽边高频淬火防止水冲蚀试验（金属热处理1979，12期，P29-36）”中采用高频淬火工艺处理2Cr13（含碳0.20%左右）的锻造叶片，工艺简单，成本低，可保持原来的型线。

本发明采用感应热处理方法对低碳、超低碳马氏体不锈钢进行热处理，在大幅度提高强度和硬度的同时，具有高的冲击韧性，使一个铸件内、外两个部分处于不同的强度和硬度水平。

本发明所述的低碳、超低碳马氏体不锈钢的成分范围（重量百分比）：C≤0.08%;Cr    11-17%;Ni    3.5-6.5%;Mo＜1.00%;Fe余量，且当量比为：Ni当/Cr当＝0.37-0.42

其中：当量比公式可采用：

Cr当＝Cr+2（Si）+1.5（Mo）+5（V）+5.5（Al）+1.75（Nb）

+1.5（Ti）+0.5（W）

Ni当＝Ni+（Co）+0.5（Mn）+0.3（Cu）+25（N）+30（C）

将符合上述成分的铸钢件经过常规的预处理，再加工处成型后进行感应热处理。

感应热处理工艺应控制表面强化层深度为3-15mm，表面硬度为HRC＞38。

实施例：“

对ZGOCr13Ni4Mo钢铸件进行感应热处理，其材料成分（重量百分比）：

C：0.06%，Cr：13.5%，Ni：4.0%，Mo：0.6%，Fe余量，铸件预热处理：

正火：1000℃/4h空冷

回火：620℃/4h空冷+590℃/4h空冷，两次回火，

感应加热处理：感应加热到达到1000-1050℃，然后200℃，2-3小时回火。

用本发明方法所处理的低碳、超低碳马氏体不锈钢的机械性能与用常规热处理方法所处理后性能的比较（括号内为常规热处理后机械性能）：

屈服极限：δs＞950MPa（Ss＞550MPa）

抗拉极限：δ_b＞1100MPa（δ_b＞750MPa）

冲击功：a_k＞60J/CM²（a_k＞60J/cm²）

硬度：HRC＞38（HB＝217-241）

附图1是本发明感应热处理后的马氏体组织，附图2是常规工艺处理后的马氏体组织，通过比较看到：经本发明的感应热处理方法处理后的马氏体板条束极为细化。

用本发明低碳、超低碳马氏体不锈钢铸件感应热处理方法对于生产具有良好机械性能和抗汽蚀、抗泥沙及抗各种介质磨损的性能的产品如水中过流部件等产品是有重要意义的，不仅如此，这种“内韧外刚”的特殊材料有广泛的应用价值，我国多泥沙河流水电事业如黄河水系三门峡电站等汽蚀及泥沙磨损严重，常规工艺处理的低碳马氏体不锈钢尚不能满足使用2-3个汛期的要求，采用本发明低碳、超低碳马氏体不锈钢铸件的感应热处理方法，叶片表层有良好的抗 汽蚀、抗泥沙磨损性能，整个叶片又有高的韧塑性和可靠性，可以在汛期安全运行三年以上。

本发明的工艺简单，对于大型工件空间曲面（如叶片类）的表面感应热处理，有相应设备实现连续的感应热处理，开辟了广阔的应用前景，有着特别突出的意义。