一种高强度马氏体沉淀硬化型不锈钢材料及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种高强度马氏体沉淀硬化型不锈钢材料，属于马氏体不锈钢材料领域，其化学组成，按重量百分比计为：C ≤0.05；Cr 12.25~13.25；Ni 7.50~8.50；Mo 2.00~2.50；Al 0.90~1.35，余量Fe；本发明还公开了上述不锈钢材料的制备方法，本发明对于材料的组分进行了改进，成分更简单，仅仅加入适量的Cr、Ni、Mo、Al元素，并采用了新的制备方法，室温性能：抗拉强度Rm≥1560Mpa、屈服强度Rp0.2≥1460Mpa；横向拉伸伸长率A≥10.0％、断面收缩率Z≥45.0％、冲击试验 Aku≥39J；纵向拉伸伸长率A≥10.0％、断面收缩率Z≥35.0％、冲击试验 Aku≥23J；使得马氏体沉淀硬化型不锈钢材料的性能得到明显改善，满足航空航天材料的需求。
【专利说明】
一种高强度马氏体沉淀硬化型不锈钢材料及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及不锈钢材料，尤其涉及一种高强度马氏体沉淀硬化型不锈钢材料及其 制备方法。
【背景技术】
[0002] 马氏体沉淀硬化型不锈钢一般是指碳含量低于0.1%，加入铜、钼、钛、铝等元素使 之沉淀析出碳化物和金属间化合物而进一步强化的马氏体不锈钢。马氏体沉淀硬化型不锈 钢由于其具有较高的强度和韧性，在航空、航天工业起着重要作用。
[0003] 为了提高马氏体沉淀硬化型不锈钢的强度等性能，本领域进行了大量的研究。专 利申请号201310276087.0、专利名称：沉淀硬化型马氏体系不锈钢、汽轮机动叶片和汽轮 机，公开了用做汽轮机动叶片的马氏体系不锈钢，其室温力学性能：抗拉强度为1500-1523MPa;夏氏吸收能为40J-85J，虽然其力学性能可以基本满足用做汽轮机动叶片的要求， 但是，该马氏体不锈钢材料的组成较为复杂，含有十余种金属元素，成本较高，而且，其强度 仍然有很大的提升空间。专利申请号2 0 1 4 I 0 7 1 7 7 I I . 0、专利名称：一种稀土型 OCr17Ni4Cu4Nb马氏体沉淀硬化不锈钢及其制备方法，也公开了一种马氏体不锈钢材料， 该专利仍然存在成分较为复杂的问题，其强度和韧性也有待改善。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的之一，就在于提供一种高强度马氏体沉淀硬化型不锈钢材料，以解 决上述问题。 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样的：一种高强度马氏体沉淀硬化型 不锈钢材料，其化学组成，按重量百分比计为： C 彡0.05;Cr 12.25~13.25;Ni 7.50~8·50;Μ〇 2.00~2·50;Α1 0.90~1.35,余量Fe。
[0005] 作为优选的技术方案:所述材料中，所含的杂质，按质量百分比计： Si彡0.10 P彡0.010 S彡0.008〇
[0006] 本发明的目的之二，在于提供一种上述材料的制备方法，采用的技术方案为:包括 以下步骤： (1) 按组分比例称量原料，进行熔炼，熔炼温度1560~1580Γ，调节上述主要元素的含量 合格，然后进行浇注成自耗电极； (2) 将步骤(1)所得自耗电极于进行重熔精炼，电渣渣系按重量比：CaF2: AI2O3: CaO:MgO =60:25:10:5，进一步降低杂质元素的含量，使其符合设计要求，制成电渣钢锭； (3)将步骤(2)所得电渣钢锭加热后锻造制成钢棒。
[0007] (4)钢棒锻后空冷至室温； (5)钢棒表面处理，对成品钢棒表面进行车光处理，消除表面缺陷并使钢棒尺寸、形 状、表面质量满足设计要求，制得成品钢棒。
[0008] 作为优选的技术方案：步骤（2)中，所采用的电力为：电压56V±2V;电流7500土 300A〇
[0009] 作为优选的技术方案:步骤(3)中工艺为:将钢棒加热至1170±10°C保温2~3小时， 开始锻造。。
[0010] 与现有技术相比，本发明的有益效果是:本发明对于材料的组分进行了改进，成分 更简单，仅仅加入适量的Cr、Ni、Μο、Α1元素，并采用了新的制备方法，室温横向性能:抗拉 强度Rm彡1560Mpa;屈服强度RpQ. 2彡1460Mpa;伸长率10.0 % ;断面收缩率Z>45.0 % ;冲击 试验Aku彡39J; 室温纵向性能:抗拉强度Rm彡1560Mpa;屈服强度RpQ.2彡1460Mpa;伸长率A彡10.0% ;断 面收缩率Z多35.0%;冲击试验Aku多23J; 使得马氏体沉淀硬化型不锈钢材料的性能得到明显改善，满足航空航天材料的需求。
【具体实施方式】
[0011]下面将结合实施例对本发明作进一步说明。
[0012] 实施例1-5: 采用不同含量的元素，制得用于汽轮机叶片的耐热钢材料，一共采用了 5种不同的配 方，各元素的组成见表1，表1中余量为Fe，总计为100%，表1中，均为质量百分含量值;每个实 施例中，杂质的含量均为:Si彡0.10 P彡0.010 S彡0.008; 衷1卖施例1-5中各种元素的纟目成 包括步骤：
(1) 取所需元素于真空感应炉中熔炼，熔炼温度1560~1580Γ;在熔炼过程中调节各元 素的含量，使其重量比符合设计要求，控制杂质元素的含量尽量低，溶液浇注成自耗电极； (2) 将自耗电极于电渣炉中重熔精炼，进一步降低杂质元素的含量，使其符合设计要 求，重恪成电渣锭，步骤及工艺参数如下： 1. 渣系：CaF2: Al2O3: CaO:Mg0=60:25:10:5(%);渣量36Kg 2. 电力制度：电压56V±2V;电流7500±300A (3)将电渣锭加热锻造制成钢棒，步骤及工艺参数如下； 将钢棒加热至1170 ± 10 °C保温2~3小时，开始锻造。
[0013] (4)钢棒锻后空冷至室温。
[0014] (5)钢棒表面处理，对成品钢棒表面进行车光处理，消除表面缺陷并使钢棒尺寸、 形状、表面质量满足设计要求，制得成品钢棒； (6)在成品钢棒上取样检验力学性能，进行对应的力学性能试验； 试样热处理步骤及工艺参数如下： 固溶处理:925 ± 15°C，保温彡0.5h，（水冷+冰水冷却)两小时； 时效处理:510±5°C 4h，空冷。
[0015] 实施例6 材料性能测试 将实施例1-5制得的钢棒，进行力学性能检验，包括室温横向拉伸试验、室温纵向拉伸 试验，结果分别见表2和表3 妄9 描白始油. 结采表明其具W优弁的强度和韧性性能。
[0016] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精 神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种高强度马氏体沉淀硬化型不锈钢材料，其特征在于:其化学组成，按重量百分比 计为： C 彡0.05;Cr 12.25~13.25;Ni 7.50~8·50;Μ〇 2.00~2·50;Α1 0.90~1.35,余量Fe。2. 根据权利要求1所述的一种高强度马氏体沉淀硬化型不锈钢材料，其特征在于:所述 材料中，所含的杂质，按质量百分比计： Si彡0.10 P彡0.010 S彡0.008〇3. 权利要求1或2所述的一种高强度马氏体沉淀硬化型不锈钢材料的制备方法，其特征 在于:包括以下步骤： (1) 按组分比例称量原料，进行熔炼，熔炼温度1560~1580Γ，调节上述主要元素的含量 合格，然后进行浇注成自耗电极； (2) 将步骤（1)所得自耗电极于进行重熔精炼，电渣渣系按重量比：CaF2: Al2〇3: CaO :MgO =60:25:10:5，进一步降低杂质元素的含量，使其符合设计要求，制成电渣钢锭； (3)将步骤(2)所得电渣钢锭加热后锻造制成钢棒； (4)钢棒锻后空冷至室温； (5)钢棒表面处理，对成品钢棒表面进行车光处理，消除表面缺陷并使钢棒尺寸、形 状、表面质量满足设计要求，制得成品钢棒。4. 根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：步骤（2)中，所采用的电力为：电压 56V± 2V;电流7500 ± 300A。5. 根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于:步骤(3)中工艺为:将钢棒加热至1160 ~1180 °C保温2~3小时，开始锻造。
【文档编号】C22C38/44GK106086701SQ201610763367
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年8月30日
【发明人】廖云虎, 雷德江, 丁勇, 黄志永, 刘永新, 张华国
【申请人】四川六合锻造股份有限公司