本發(fā)明涉及鐵基合金領(lǐng)域，具體涉及一種增強(qiáng)奧氏體鋼結(jié)構(gòu)韌性的處理方法。

背景技術(shù)：

奧氏體鋼是具有奧氏體結(jié)構(gòu)組織的鋼材，是碳鋼中的一種重要類型。奧氏體鋼的微觀結(jié)構(gòu)顯現(xiàn)出層片狀結(jié)構(gòu)，通常是γ-Fe中形成少量的碳原子固溶體所形成的，其晶體結(jié)構(gòu)為面心立方結(jié)構(gòu)，碳原子等間隙原子位于體心、棱邊中心以及八面體間隙的中心。由于奧氏體結(jié)構(gòu)是最密排的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，因此致密度高于馬氏體，具有相對(duì)較小的體積質(zhì)量。而且?jiàn)W氏體中溶解的碳原子使八面體結(jié)構(gòu)容易產(chǎn)生結(jié)構(gòu)畸變，導(dǎo)致奧氏體晶格點(diǎn)陣容易發(fā)生滑移，因此奧氏體鋼具有良好的塑性性能，屈服強(qiáng)度相對(duì)較低，容易進(jìn)行機(jī)械加工。當(dāng)鐵碳相圖中添加的元素種類及含量達(dá)到一定程度時(shí)，高溫下穩(wěn)定的奧氏體相則可以在室溫條件下穩(wěn)定存在。由于奧氏體鋼具有良好的加工性能和穩(wěn)定的理化性能，使得奧氏體鋼在鋼材生產(chǎn)和使用中占據(jù)了主導(dǎo)的優(yōu)勢(shì)性地位。

為了進(jìn)一步充分利用奧氏體鋼的優(yōu)良特性，通常在其中添加鉻、鎳、錳等元素，使奧氏體鋼具有更好的延展性、耐腐蝕性、耐熱性和機(jī)械加工性能。奧氏體不銹鋼在耐蝕容器、餐具、家具、醫(yī)療器械、熱交換器、鍋爐組件、電機(jī)設(shè)備、食品工業(yè)、化工設(shè)備、航空航海等眾多工業(yè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。

中國(guó)專利CN201310398089.7公開(kāi)了一種高強(qiáng)度、高韌性?shī)W氏體不銹鋼材料，主要含有12.0～14.0％的鉻元素、12.0～16.0％的鎳元素、0.1～1.0％的錳元素以及1.0～3.0％的鉬元素和0.1～1.0％的硅元素組成。但是該專利對(duì)于奧氏體不銹鋼材料塑性和韌性的強(qiáng)化不夠明顯。

因此，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，需要發(fā)明一種從改善微觀結(jié)構(gòu)入手的方法來(lái)提高奧氏體鋼結(jié)構(gòu)韌性的處理方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)上述問(wèn)題，提供一種增強(qiáng)奧氏體鋼結(jié)構(gòu)韌性的處理方法。

本發(fā)明解決上述問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：一種增強(qiáng)奧氏體鋼結(jié)構(gòu)韌性的處理方法，包括以下步驟：

步驟S1，準(zhǔn)備煉制鋼坯原料，所述鋼坯由下述質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的原料組成：Cr 13.5％～18.5％，Ni 10.4％～15.4％，Mn 5.7％～7.2％，C 0.03％～0.12％，Mo 2.4％～3.6％，Ti 1.8％～2.7％，Nb 0.35％～1.26％，Se 0.15％～0.75％，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)；

步驟S2，煉鋼：將所述質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的Cr、Ni、Mn、C、Mo、Ti、Nb、Se和Fe單質(zhì)投入到感應(yīng)加熱爐中，加熱到1430℃～1450℃形成鐵水，在出鋼溫度為1530℃～1550℃時(shí)鑄造成鋼坯；

步驟S3，奧氏體化：將步驟S2鑄造形成的鋼坯進(jìn)行連續(xù)加熱處理，升溫至980℃～1030℃，保溫30min～90min，再進(jìn)行油淬處理，得到奧氏體鋼；

步驟S4，韌性強(qiáng)化：將步驟S3得到的奧氏體鋼進(jìn)行正火回火處理，再進(jìn)行水淬處理，得到韌性增強(qiáng)奧氏體鋼。

進(jìn)一步地，步驟S1中，不可避免的雜質(zhì)中含有：不超過(guò)0.002％的S和不超過(guò)0.001％的P。

進(jìn)一步地，步驟S2中，感應(yīng)加熱爐的工作頻率為：150Hz～2500Hz。

進(jìn)一步地，步驟S3中，連續(xù)加熱處理的升溫速率為：30℃/min～40℃/min。

進(jìn)一步地，步驟S3中，奧氏體鋼的平均晶粒直徑為：0.05mm～0.12mm。

進(jìn)一步地，步驟S4中，正火回火的溫度范圍為：670℃～730℃，升溫速率為：8℃/min～15℃/min。

進(jìn)一步地，步驟S4中，韌性增強(qiáng)奧氏體鋼的平均晶粒直徑為：0.015mm～0.03mm。

進(jìn)一步地，步驟S4中，韌性增強(qiáng)奧氏體鋼的屈服強(qiáng)度為350MPa～420MPa，抗拉強(qiáng)度為750MPa～920MPa。

進(jìn)一步地，步驟S4中，韌性增強(qiáng)奧氏體鋼在30℃～300℃范圍內(nèi)的平均線膨脹系數(shù)為：15.9×10^-6℃^-1～16.6×10^-6℃^-1。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：

1.本發(fā)明得到的奧氏體鋼具有良好的耐晶界腐蝕性能，提高了屈服強(qiáng)度，改善了結(jié)構(gòu)韌性和加工塑性，使奧氏體不銹鋼具有良好的綜合性能；

2.本發(fā)明的結(jié)構(gòu)韌性處理方法操作便捷，易于控制，效果穩(wěn)定，適用性廣，通用性強(qiáng)；

3.本發(fā)明的結(jié)構(gòu)韌性處理方法使奧氏體鋼的微觀晶粒結(jié)構(gòu)得到了充分的細(xì)化，而且分布均勻，從根本上強(qiáng)化了奧氏體鋼的結(jié)構(gòu)韌性和力學(xué)性能。

具體實(shí)施方式

以下對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，但是本發(fā)明可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實(shí)施。

實(shí)施例1

一種增強(qiáng)奧氏體鋼結(jié)構(gòu)韌性的處理方法，包括以下步驟：

步驟S1，準(zhǔn)備煉制鋼坯原料，所述鋼坯由下述質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的原料組成：Cr 13.5％，Ni 10.4％，Mn 5.7％，C 0.03％，Mo 2.4％，Ti 1.8％，Nb 0.35％，Se 0.15％，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)；其中，不可避免的雜質(zhì)中含有：0.002％的S和0.001％的P；

步驟S2，煉鋼：將所述質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的Cr、Ni、Mn、C、Mo、Ti、Nb、Se和Fe單質(zhì)投入到感應(yīng)加熱爐中，加熱到1430℃形成鐵水，在出鋼溫度為1530℃時(shí)鑄造成鋼坯；其中，感應(yīng)加熱爐的工作頻率為：150Hz；

步驟S3，奧氏體化：將步驟S2鑄造形成的鋼坯以30℃/min的升溫速率進(jìn)行連續(xù)加熱處理，升溫至980℃，保溫30min，再進(jìn)行油淬處理，得到平均晶粒直徑為0.05mm的奧氏體鋼；

步驟S4，韌性強(qiáng)化：將步驟S3得到的奧氏體鋼進(jìn)行正火回火處理，再進(jìn)行水淬處理，得到韌性增強(qiáng)奧氏體鋼；其中，正火回火的溫度為670℃，升溫速率為8℃/min；韌性增強(qiáng)奧氏體鋼的平均晶粒直徑為0.015mm。

針對(duì)本實(shí)施例制得的韌性增強(qiáng)奧氏體鋼根據(jù)GB/T20878-2007標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試其屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和平均線膨脹系數(shù)，測(cè)試結(jié)果為：

實(shí)施例2

一種增強(qiáng)奧氏體鋼結(jié)構(gòu)韌性的處理方法，包括以下步驟：

步驟S1，準(zhǔn)備煉制鋼坯原料，所述鋼坯由下述質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的原料組成：Cr 18.5％，Ni 15.4％，Mn 7.2％，C 0.12％，Mo 3.6％，Ti 2.7％，Nb 1.26％，Se 0.75％，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)；其中，不可避免的雜質(zhì)中含有0.001％的S和0.0005％的P；

步驟S2，煉鋼：將所述質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的Cr、Ni、Mn、C、Mo、Ti、Nb、Se和Fe單質(zhì)投入到感應(yīng)加熱爐中，加熱到1450℃形成鐵水，在出鋼溫度為1550℃時(shí)鑄造成鋼坯；其中，感應(yīng)加熱爐的工作頻率為2500Hz；

步驟S3，奧氏體化：將步驟S2鑄造形成的鋼坯以40℃/min的升溫速率進(jìn)行連續(xù)加熱處理，升溫至1030℃，保溫90min，再進(jìn)行油淬處理，得到平均晶粒直徑為0.12mm的奧氏體鋼；

步驟S4，韌性強(qiáng)化：將步驟S3得到的奧氏體鋼進(jìn)行正火回火處理，再進(jìn)行水淬處理，得到韌性增強(qiáng)奧氏體鋼；其中，正火回火的溫度為730℃，升溫速率為15℃/min；韌性增強(qiáng)奧氏體鋼的平均晶粒直徑為0.03mm。

針對(duì)本實(shí)施例制得的韌性增強(qiáng)奧氏體鋼根據(jù)GB/T20878-2007標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試其屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和平均線膨脹系數(shù)，測(cè)試結(jié)果為：

實(shí)施例3

一種增強(qiáng)奧氏體鋼結(jié)構(gòu)韌性的處理方法，包括以下步驟：

步驟S1，準(zhǔn)備煉制鋼坯原料，所述鋼坯由下述質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的原料組成：Cr 16％，Ni 12.9％，Mn 6.4％，C 0.075％，Mo 3％，Ti 2.2％，Nb 0.8％，Se 0.45％，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)；其中，不可避免的雜質(zhì)中含有0.0005％的S和0.001％的P；

步驟S2，煉鋼：將所述質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的Cr、Ni、Mn、C、Mo、Ti、Nb、Se和Fe單質(zhì)投入到感應(yīng)加熱爐中，加熱到1440℃形成鐵水，在出鋼溫度為1540℃時(shí)鑄造成鋼坯；其中，感應(yīng)加熱爐的工作頻率為1300Hz；

步驟S3，奧氏體化：將步驟S2鑄造形成的鋼坯以35℃/min的升溫速率進(jìn)行連續(xù)加熱處理，升溫至1050℃，保溫45min，再進(jìn)行油淬處理，得到平均晶粒直徑為0.08mm的奧氏體鋼；

步驟S4，韌性強(qiáng)化：將步驟S3得到的奧氏體鋼進(jìn)行正火回火處理，再進(jìn)行水淬處理，得到韌性增強(qiáng)奧氏體鋼；其中，正火回火的溫度為700℃，升溫速率為12℃/min；韌性增強(qiáng)奧氏體鋼的平均晶粒直徑為0.02mm。

針對(duì)本實(shí)施例制得的韌性增強(qiáng)奧氏體鋼根據(jù)GB/T20878-2007標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試其屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和平均線膨脹系數(shù)，測(cè)試結(jié)果為：

實(shí)施例4

一種增強(qiáng)奧氏體鋼結(jié)構(gòu)韌性的處理方法，包括以下步驟：

步驟S1，準(zhǔn)備煉制鋼坯原料，所述鋼坯由下述質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的原料組成：Cr 17％，Ni 11％，Mn 7％，C 0.05％，Mo 2.5％，Ti 2％，Nb 1％，Se 0.2％，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)；其中，不可避免的雜質(zhì)中含有0.002％的S和0.001％的P；

步驟S2，煉鋼：將所述質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的Cr、Ni、Mn、C、Mo、Ti、Nb、Se和Fe單質(zhì)投入到感應(yīng)加熱爐中，加熱到1435℃形成鐵水，在出鋼溫度為1545℃時(shí)鑄造成鋼坯；其中，感應(yīng)加熱爐的工作頻率為：1600Hz；

步驟S3，奧氏體化：將步驟S2鑄造形成的鋼坯以32℃/min的升溫速率進(jìn)行連續(xù)加熱處理，升溫至1120℃，保溫80min，再進(jìn)行油淬處理，得到平均晶粒直徑為0.1mm的奧氏體鋼；

步驟S4，韌性強(qiáng)化：將步驟S3得到的奧氏體鋼進(jìn)行正火回火處理，再進(jìn)行水淬處理，得到韌性增強(qiáng)奧氏體鋼；其中，正火回火的溫度為710℃，升溫速率為13℃/min；韌性增強(qiáng)奧氏體鋼的平均晶粒直徑為0.025mm。

針對(duì)本實(shí)施例制得的韌性增強(qiáng)奧氏體鋼根據(jù)GB/T20878-2007標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試其屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和平均線膨脹系數(shù)，測(cè)試結(jié)果為：

以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。