专利名称:双相超高强度时效不锈钢的制作方法
本发明系超高强度时效不锈钢。主要适用于要求耐各种感光乳剂、隔膜、护膜(Cl-、Br-、NO-3、SO-4、CHS-、SO3Na-、OH-等)，耐重氮树脂、间甲酚甲醛树脂、酚醛树脂和有机溶剂乙二醇独甲醚组成的腐蚀剂的腐蚀和要求尺寸稳定好的地方，例如生产电影胶片、X光底片、相纸等感光材料的先进的挤压涂布工艺中的挤压涂布咀材料，以及先进平板印刷技术中采用的PS版等。
美国研制的PH15-7Mo钢(AD274805，1961年10月的美国AD报告)是国际上用于挤压涂布咀的典型材料，其成分为C≤0.09、14.0～16.0%Cr、6.5～7.75%Ni、2.0～3.0%Mo、0.75～1.25%Al，最佳成分为0.07%C、15%Cr、5.0%Ni、2.0%Mo、1.0%Al。它的组织为奥氏体+马氏体+20%δ铁素体，该钢在相图中处于奥氏体区，通称为半奥氏体沉淀硬化不锈钢，即PH15～7Mo，强调是半奥氏体型。其强度可达150公斤/毫米2。它的主要特点是(1)热处理工艺复杂，(2)其组织、加工工艺和性能对成分和温度很敏感。如常用的RH950制度，采用1060℃高温固溶处理+955℃调整处理+(-73℃)长时深冷处理+510℃时效。而且上述工艺要求连续进行，尤其在调整处理后，不能在冷却过程中或室温停留，否则将使部分奥氏体稳定化。被稳定化了的奥氏体通过(-73℃)处理不能完成马氏体转变，必须有一个过冷度;若在高温固溶处理后，停放几个月乃至几天，也会使硬度回升到难以加工的程度。为此，要求所有的热处理和机加工工序必须连续完成，否则无法加工。这是阻碍该钢广泛应用的重要缺陷。该钢另一个缺点是对成分相当敏感。为了获得良好的成形性，希望钢在室温保持奥氏体，所以要求通过控制成分，使Ms点处于室温左右。所谓控制成分，其中主要的就是碳含量。该钢虽然规定C≤0.09%，而实际控制在0.06～0.08%，从未见过C＜0.05%的实例。这样才能在固溶状态下得到易于冲压等成形加工的奥氏体+20%δ铁素体组织。如果碳含量不在上述范围，则得不到上述组织结构。例如当C＜0.03%时，Ms≥127.5℃，则钢在室温就呈现了稳定的马氏体组织，不但难于加工成形，而且也不是PH15-7Mo本来的面貌了。PH15-7Mo的再一个缺点就是尺寸稳定性欠佳，其直线弯曲变形＞0.15/1000毫米。
本发明的目的在于设计出一种强度高、尺寸稳定性好、工艺简单，又能耐各种感光乳剂、树脂等腐蚀的超高强度不锈钢。
为满足上述要求，应考虑C、Cr、Ni、Mo元素及其在钢中的重要作用。为了获得在室温下具有稳定的双相组织(M+φ)和良好的耐蚀性等要求，C必须小于0.03%C，为了提高耐蚀性，特别是抗点蚀和显微组织平衡性，应控制Cr不小于13%，Mo不小于3.1%，Al不小于1.2%，Ni不小于5.0%。稀土Ce与钢中的硫、氧有较强的结合力，起脱硫脱氧净化钢的作用，同时有抑制高温晶粒长大和细化晶粒的作用，能提高耐蚀性，特别是抗氧化性，同时可改善钢的切削性能等，稀土控制Re不大于0.06%。
根据上述理由，本发明提出了一种新型的马氏体-铁素体超高强度时效不锈钢。其具体成分为C＜0.03%、14.0～17.0%Cr、5.0～7.0%Ni、3.1～3.8%Mo、1.2～1.5%Ae，或另加入0.3～0.6Re。
与PH15-7Mo钢相比，本发明除了另加Re外，Mo含量显著提高，C含量显著下降，C、Mo含量的这种差异，使本发明完全是另一种组织形态的结构(约50%马氏体+50%铁素体)的双相时效不锈钢，即在组织结构上是与PH15-7Mo完全不同类型的钢种，也是中和了马氏体不锈钢的高强度低延伸及铁素体钢的低强度和非常高的延伸性能的新型钢种。因而具有高强度和高塑性的良好配合，且热处理工艺简单，尺寸稳定性好，易机械加工以及抗各种乳剂、树脂等腐蚀的良好耐蚀性。
本发明采用真空感应或真空感应+电渣的冶炼工艺，热加工可以采用锻造或轧制，开锻(或开轧)温度为900～1200℃，终加工温度控制在大于700℃。从组织形貌和力学性能看，该钢的固溶温度可控制在820～1040℃范围内，冷却方式采用空冷。但提高淬火温度会引起Ms下降，因淬火温度越高，奥氏体中过饱和空位浓度越大，它们对位错的交互作用越显著，因而减少了位错的成核作用，使Ms点降低;再考虑到生产及使用的方便，往往在性能上差别不大时，把固溶温度选择低些更为合适。固溶处理后，进行时效处理。时效制度为时效温度500～600℃，保温时间3小时，冷却方式空冷。
由于该双相不锈钢在固溶处理状态下，具有高强度和高塑韧性，易切削等良好综合性能，若应用于高强度下，则无需再进行时效等其它处理。
与PH15-7Mo钢相比，本发明具有工艺简单和性能优异(特别是尺寸稳定性和切削性能)的特点。表1列举了两个钢号热处理工艺和性能的对比。
实施例
采用单真空和真空+电渣两种冶炼工艺熔炼了四炉本发明钢号。其化学成分如表2。经铸锭和锻造后，进行了固溶处理和时效处理，两种处理制度及相应的性能列于表3。
表1本发明与PH15-7Mo钢的性能对比
权利要求
1、一种超高强度双相时效不锈钢，其特征在于钢的组织结构由马氏体和铁素体组成，具体化学成分为
C＜0.03%、14.0～17.0%Cr、5.0～7.0%Ni、3.1～3.8%Mo、1.2～1.5%Al，或另加0.3～0.6%Re。
2、一种超高强度双相时效不锈钢，其特征在于固溶处理制度和时效处理制度，固溶处理制度∶固溶温度820～1040℃，冷却方式为空冷，时效处理制度∶时效温度500～600℃保温时间3小时，冷却方式空冷。
专利摘要
本发明系双相超高强度时效不锈钢，是一种Cr-Ni-Mo-Al系马氏体-铁素体型(约50％马氏体+50％铁素体)时效不锈钢。该钢采用真空感应或真空+电渣冶炼后，经820～1040℃的固溶处理和500～600℃的时效处理，强度可达150公斤/毫米2，且具有较高的塑性和优异的抗腐蚀性能以及良好的尺寸稳定性。本发明还具有工艺简单、热加工性能好和易于机械加工等特点。
文档编号C22C38/44GK85106667SQ85106667
公开日1986年10月22日 申请日期1985年9月6日
发明者赵瑛伟, 刘连仲 申请人:冶金工业部钢铁研究总院, 抚顺钢厂导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan