馬氏體不銹鋼可加工性的優化處理制造技術

本發明專利技術涉及一種制備馬氏體不銹鋼的方法，包括如下熱處理步驟：1)將鋼加熱到一定溫度，該溫度高于鋼的奧氏體化溫度TAUS，然后對鋼進行淬火，直到鋼最熱部分溫度小于或等于最大溫度Tmax，大于或等于最小溫度Tmin，冷卻速率足夠快，以便奧氏體不會轉變為鐵素體-珠光體結構。2)對鋼進行第一次退火處理，而后冷卻，直到鋼最熱部分溫度小于或等于所述最大溫度Tmax，大于或等于所述最小溫度Tmin；以及3)對鋼進行第二次退火處理，而后冷卻至環境溫度TA；最大溫度Tmax小于或等于所述鋼的枝晶間空間內冷卻時馬氏體轉變結束溫度MF'，且其特征還在于，在每個步驟1)和2)結束時，進行如下分步驟：ω)鋼最熱部分溫度一達到所述最大溫度Tmax，便立即對鋼再加熱。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及到包括如下熱處理步驟在內的馬氏體不銹鋼的制備方法:I)將所述不銹鋼加熱到一定溫度，該溫度高于鋼奧氏體化溫度，然后，進行淬火處理，直到鋼最熱部分的溫度小于或等于最大溫度Tmax，大于或等于最小溫度Tmin，冷卻速率需足夠快，以便使奧氏體不會轉變成鐵素體-珠光體(ferrito-perlitic)結構；2)對鋼進行第一次退火處理，而后冷卻，直到鋼最熱部分的溫度小于或等于所述最大溫度Tmax,大于或等于所述最小溫度Tmin ；·3)對鋼進行第二次退火處理，而后冷卻至環境溫度TA。環境溫度等于實施所述方法的房間的溫度。按照本專利技術，成分比例為重量百分比，除非另有說明。
技術介紹
馬氏體不銹鋼是ー種鋼材，其中，鉻的含量大于10.5%，結構主要是馬氏體(即，與Y型晶體數量相比，a-型晶體的數量足夠高，見如下說明)。起始材料是任意形狀的半成品,例如,鋼錠或鋼棒形式。然后，對半成品進行預切割成具有一定形狀的子部件(通過鍛壓或軋制)，目的是使其形狀接近最終形狀。于是，每個子部件成為ー種エ件(又稱之為“坯件”)，與其最終使用的尺寸相比，厚度更厚。隨后，對具有附加厚度的坯件進行機加工，使其達到其最終形狀(成品)。當成品要求尺寸精度很高(例如，航空部件)時，坯件需要在機加工之前進行熱處理(特性熱處理quality heat treatment)。這種特性熱處理不能在機加工后進行，因為這會引起尺寸變化，而這些尺寸對于復雜形狀的部件來講是很難預測的。這種特性熱處理可以通過冶金轉變使得鋼エ件的特性得以細微調整，其包括如下六個主要步驟:A)奧氏體化，即加熱到上述溫度，在這個溫度下，鋼的微結構會轉變成奧氏體(奧氏體溫度TAUS )；B)淬火處理；C)第一次退火處理；D)冷卻處理；E)第二次退火處理；以及F)冷卻處理。步驟A)的目的是使エ件內微結構變均勻，并放回到溶液粒子中，溶液粒子通過再結晶作用而在該溫度下可溶解。步驟B)是指在鋼エ件中第一次將奧氏體最大限度地轉變成馬氏體。然而，馬氏體微結構的轉變在エ件內的所有點上不會同時進行，而是從其表面開始，逐漸進入其芯部。因此，伴隨著這種轉變的晶體容積的變化則會弓I起內部應カ，且在淬火結束時(因為當時達到的低溫)，這些變化限制了應カ釋放的程度。第二個目的是將淬火裂紋的風險降到最小，這種裂紋是因為鋼材內釋放殘余應カ所致，盡管是韌性較低的馬氏體狀態。為了實現上述兩個相互矛盾的目的，通常的做法是，一旦エ件最熱部分冷卻到最大溫度Tmax和最小溫度Tmin所確定的范圍內，在退火處理階段再次對エ件再次加熱(步驟C))，以避免裂紋。最大溫度Tmax大體上等于鋼馬氏體轉變結束時的標稱溫度MF，即對于馬氏體不銹鋼，溫度為150° C至200° C。而最小溫度Tmin則根據化學成分而在20° C至28° C范圍之間。為此，在尚未轉變的鋼中，仍存在殘余奧氏體含量。步驟C)，第一次退火處理，這個特性熱處理的目的是，首先，將新鮮馬氏體轉變成退火的馬氏體(更穩定和更堅韌)，其次，使來自前面步驟的殘余奧氏體失穩。步驟D)，對第一次退火進行冷卻，該特性熱處理g在將殘余奧氏體轉變為馬氏體。エ件最熱部分也必須冷卻到溫度范圍[Tmax，Tmin]內的某個溫度上。步驟E)，第二次退火處理，該特性熱處理g在將新的新鮮馬氏體轉換成退火后的馬氏體(更穩定，更堅韌)，試圖在鋼的機械性能方面獲得更好的解決辦法。步驟F)，對第二次退火進行冷卻，該特性熱處理是將坯件返回到環境溫度。盡管經過了這種特性熱處理，但在エ件機加工吋，目前仍能發現，鋼制エ件成批可加工性中存在大量擴散，這是因為這種制備方法所致。這會引起加工刀具磨損量會發生很大變化，機床需要提供的功率也會很不相同，從而才能加工出這種鋼質エ件。結果，切削加エ刀具的損耗太高，擴散太大，無法預測，從而引起工件成批加工時產量下降，同時，也會引起最后表面狀態的擴散，有時，還會引起工件加工后的表面狀態質量較差。
技術實現思路
本專利技術試圖提供一種制備方法，該方法可使得這種鋼的可加工性得到改善。該目的可以通 過最大溫度小于或等于所述鋼材的枝晶間空間冷卻時馬氏體轉變結束溫度MF’來實現，在上述步驟I)和2)的每個步驟結束時，實施如下分步驟:Co)鋼的最熱部分的溫度達到所述最大溫度Tmax吋，則立即對所述鋼再加熱。通過這些措施，就每個單元加工長度來講，切削加工刀具磨損量較小，而且，加工所需動カ也會較少。加工后，鋼的表面狀態也會改善(因為加工刀具在表面移動而引起的較小尺寸的條帶)，從而降低該方法的成本。通過閱讀如下以非限定性示例給出的詳細實施說明，可以更好地理解本專利技術，本專利技術的優點也會更好地顯現出來。附圖說明圖1為本專利技術所述方法熱處理的示意圖；圖2為枝晶和枝晶間區域之間的不意圖；以及圖3為本專利技術方法中所使用鋼材的時間-溫度曲線示意圖。具體實施例方式根據本專利技術方法，起始原料為具有特別厚度的坯件，該坯件已經經過了一系列形變熱處理(諸如鍛造，軋制)，目的是使其形狀盡可能接近其最終形狀。該坯件在經過了特性熱處理后，隨后便進行機加工，以獲得其最終形狀。將這種鋼制成的坯件加熱到一定溫度，該溫度高于奧氏體化溫度TAUS，并將坯件保持在該溫度，直到整個坯件的溫度都高于奧氏體溫度TAUS (對鋼進行奧氏體化處理)。然后，以足夠快的速度對鋼進行淬火，防止奧氏體轉變成鐵素體-珠光體結構(見圖3和如下說明)。于是，鋼坯件的大部分適合轉變成馬氏體，因為，只有在奧氏體已經轉變為鐵素體-珠光體結構后，其才可以轉變成馬氏體。最后，依據該方法，連續進行兩次退火處理后結束，以對鋼材的特性進行精煉。對鋼的奧氏體化和淬火處理對應于圖1所示處理方法I。下面介紹在本專利技術所述鋼從奧氏體溫度冷卻時，在其內會出現的各種冶金轉變情況。在制備方法的上游，在準備和制備最后鋼錠的作業期間，鋼在冷卻的同時會逐漸凝固。這種凝固通過枝晶10的生長而發生，如圖2所示。根據馬氏體不銹鋼的相圖，枝晶10 (相當于凝固的第一批顆粒)實際上在a型晶體方面更豐富，而枝晶間區域20則在Y型晶體方面更豐富(將已知的分段規則應用于相圖)。a型晶體是ー種有利于鐵素體型結構的型晶體(在低溫時更穩定的結構:貝氏體、鐵素體-珠光體、馬氏體)。Y型晶體是一種有利于奧氏體結構的晶型(在高溫時更穩定的結構:奧氏體)。因此，在枝晶10和枝晶間區域20之間會發生偏祈。圖3是本專利技術鋼在從高于奧氏體溫度TAUS的溫度處冷卻時的已知溫度(T)-時間(t)曲線圖。曲線D和F表示從奧氏 體(區域A)轉變到鐵素體-珠光體結構(區域FP)時的起始與結束。當鋼錠的冷卻曲線C分別進入曲線D和F之間的區域或進入FP區域吋，所述這些轉變會局部或全部出現。而當冷卻曲線完全處在區域A內時，則不會發生這種轉變，如圖3所示。當冷卻曲線C在冷卻時馬氏體轉變開始溫度MS下方通過時(圖3中的線MS)，存留在鋼中的大部分奧氏體開始轉變成馬氏體。當冷卻曲線從冷卻時馬氏體轉變結束溫度MF下方通過時(圖3中的線MF)，存留在鋼中的大部分奧氏體已經轉變成馬氏體，這稱之為新鮮馬氏體。在圖3中，以實線畫出的曲線D，F，MS和MF對于a型晶體更豐富的結構是有效的(即在鋼的枝晶中)，而以虛線畫出的相同曲線則對于Y型晶體更豐富的結構是有效的(即鋼中的本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2010.09.14 FR 10573261.一種制備馬氏體不銹鋼的方法，其包括如下熱處理步驟: 1)將鋼加熱到一定溫度，該溫度高于鋼的奧氏體化溫度TAUS，然后對鋼進行淬火，直到鋼最熱部分溫度小于或等于最大溫度Tmax，大于或等于最小溫度Tmin，冷卻速率足夠快，以便奧氏體不會轉變為鐵素體-珠光體結構； 2)對鋼進行第一次退火處理，而后冷卻，直到鋼最熱部分溫度小于或等于所述最大溫度Tmax,大于或等于所述最小溫度Tmin ；以及 3)對鋼進行第二次退火處理，而后冷卻至環境溫度TA； 所述方法的特征在于，所述最大溫度Tmax小于或等于所述鋼的枝晶間空間內冷卻時馬氏體轉變結束溫度MF’，在每個步驟I)和2)結束吋，進行如下分步驟: )鋼最熱部分溫度ー達到所述最大溫度Tmax，便立即對鋼再加熱。2.根據權利要求1所述的制備馬氏體不銹鋼的方法，其特征在于，所述最大溫度Tmax在20° C至75° C的范圍內。3.根據權利要求2所述的制備馬氏體不銹鋼的方法，其特征在于，所述最大溫度Tmax在28° C至35° C的范圍內。4.根據權利要求1到3任一項所述的制備馬氏體不銹鋼的方法，其特征在于，在步驟 )時，測量鋼的表皮溫度，并使用圖表來從中推導出鋼的最熱部分的溫度。5.根據權利要求1到4任一項所述的制備馬氏體不銹鋼的方法，其特征在于，在步驟3)后，所述鋼進行至少一次松弛，松弛溫度低于退火溫度，后者為進行步驟2)的第一次退火處理和步驟3)的第二次退火處理時的溫度。6.根據權利要求1到5任一項所述的制備馬...

【專利技術屬性】
技術研發人員：吉恩弗朗索瓦·勞倫特·沙博，勞倫特·費勒，帕斯卡爾·查爾斯·埃米爾·湯姆遜，
申請(專利權)人：斯奈克瑪，
類型：
國別省市：