一种马氏体不锈钢产品热处理工艺优化方法

本发明属于冶金工业，具体涉及一种马氏体不锈钢产品热处理工艺优化方法。

背景技术：

1、该马氏体不锈钢产品广泛用于航空、航天、轮船、高铁、动车等大型交通运输工具的螺栓、曲轴等。该产品的制作工艺几乎都遵循德国din en 10088不锈钢标准生产制造，从控制浇钢工艺的化学成分到热处理工艺的淬回火均为一个宽泛的参考范围，造成国内大多企业生产的产品质量参差，无法统一，尤其是产品耐磨性能检测疲劳试验极易不合格。

2、热处理的目的是提高材料的机械性能，如韧性、硬度和耐腐蚀性等。材料热处理工艺是热处理过程的重要一环。此外，产品材料本身的化学成分配比也是材料优良机械性能的原因之一。通过高温金相试验和高温体积测量试验，建立温度-相平衡曲线，温度-密度曲线，控制热处理的关键参数点，有效控制材料组织含量及稳定性，保障其强韧性、耐磨性、接触疲劳性能等机械性能，在钢铁冶金工业领域中具有潜在的应用前景和实用价值。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服传统技术中存在的上述问题，提供一种马氏体不锈钢产品热处理工艺优化方法，以解决现有马氏体不锈钢产品热处理工艺缺少合适的加热参数确定方法以及产品机械性能不理想的问题。

2、为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现：

3、本发明提供一种马氏体不锈钢产品热处理工艺优化方法，包括如下步骤：

4、1)根据马氏体不锈钢产品材料的化学成分范围，通过高温金相试验和高温体积测量试验，建立温度-相平衡曲线和温度-密度曲线，其中温度-相平衡曲线包含温度-铁素体含量曲线和温度-奥氏体含量曲线；

5、2)根据温度-相平衡曲线，得到相变点ac3以及有效奥氏体化温度范围；

6、3)根据温度-相平衡曲线，计算出淬火温度为ac3点温度以上50～100℃；回火温度范围为奥氏体化进行时的温度范围；

7、4)根据温度-密度曲线，得到材料的熔点温度tm，液相线温度tl，以及材料的浇注温度t浇注＝tl+(50～100)℃。

8、进一步地，上述马氏体不锈钢产品热处理工艺优化方法中，温度-铁素体含量曲线拟合分段函数为：

9、y1＝2×10-5x2-0.0059x+95.412，r2＝0.9805，(130≤x<470)

10、y2＝6×10-8x4-0.0001x3+0.1336x2-52.219x+7676.7，r2＝0.9996，(470≤x<777)

11、y3＝0.0007x2-1.2882x+613.78，r2＝0.9998，(1046≤x<1360)

12、y4＝-2×10-6x4+0.0097x3-20.539x2+19259x-7×106，r2＝0.9968，

13、(1360≤x<1356)

14、式中：y为铁素体组织含量，单位％；x为温度，单位℃；r2为拟合相关系数，即拟合度。

15、进一步地，上述马氏体不锈钢产品热处理工艺优化方法中，温度-奥氏体含量曲线拟合分段函数为：

16、y1＝-6×10-8x4+0.0001x3-0.13x2+50.71x-7347，r2＝0.9995，(470≤x<777)

17、y2＝-2×10-5x2+0.0324x+84.33，r2＝0.9309，(777≤x<1046)

18、y3＝-0.0007x2+1.3317x-539.19，r2＝1，(1046≤x<1356)

19、式中：y为奥氏体组织含量，单位％；x为温度，单位℃；r2为拟合相关系数，即拟合度。

20、进一步地，上述马氏体不锈钢产品热处理工艺优化方法中，温度-密度曲线拟合分段函数为：

21、y1＝6×10-6x2-0.0009x+7.813，r2＝0.9853，(20≤x<200)

22、y2＝-0.0005x+8.0221，r2＝0.9993，(200≤x<1405)

23、y3＝-1×10-6x3+0.0053x2-7.587x+3639.9，r2＝0.9911，(1405≤x<1485)

24、y4＝-0.0008x+8.2178，r2＝1，(x＞1480)

25、式中：y为材料密度，单位g/cm3；x为温度，单位℃；r2为拟合相关系数，即拟合度。

26、进一步地，上述马氏体不锈钢产品热处理工艺优化方法中，淬火升温速度为150～200℃/h，淬火保温时间为1～2h，淬火方式采用油淬或水淬。

27、进一步地，上述马氏体不锈钢产品热处理工艺优化方法中，回火升温速度为20～50℃/h，回火保温时间为1～2h，淬火和回火的间隔时间≤2h。

28、进一步地，上述马氏体不锈钢产品热处理工艺优化方法中，马氏体不锈钢产品材料中各成分的质量百分比为：c≤0.07％，si≤0.8％，mn≤1.0％，p≤0.035％，s≤0.025％，cr：15.0-17.0％，ni：4.0-6.0％，mo：0.7-1.5％；马氏体不锈钢产品材料其炼钢浇注的化学成分为：c：0.032％，si：0.35％，mn：0.62％，p：0.028％，s：0.010％，cr：15.58％，ni：4.63％，mo：0.996％。

29、进一步地，上述马氏体不锈钢产品热处理工艺优化方法中，通过高温金相试验建立温度-相平衡曲线，得到相变点ac3温度为880℃，有效奥氏体化温度范围：880～1046℃，杂质相溶解温度区间：777～880℃。

30、进一步地，上述马氏体不锈钢产品热处理工艺优化方法中，根据奥氏体化温度范围计算出：淬火温度范围为ac3点温度以上50～100℃，即930～980℃；回火温度范围为奥氏体化进行时的温度范围：470～777℃。

31、进一步地，上述马氏体不锈钢产品热处理工艺优化方法中，通过高温体积测量试验建立温度-密度曲线，得到材料的熔点温度tm为1410℃，液相线温度tl为1485℃；材料的浇注温度t浇注＝tl+(50～100)℃＝1535～1585℃。

32、本发明的有益效果是：

33、本发明通过马氏体不锈钢产品材料高温试验和和热处理工艺匹配优化，可以有效控制材料组织含量及稳定性，从而保障其强韧性、耐磨性、接触疲劳性能等机械性能，在钢铁冶金工业领域中具有潜在的应用前景和实用价值。

34、当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上的所有优点。

技术特征：

1.一种马氏体不锈钢产品热处理工艺优化方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的马氏体不锈钢产品热处理工艺优化方法，其特征在于，温度-铁素体含量曲线拟合分段函数为：

3.根据权利要求2所述的马氏体不锈钢产品热处理工艺优化方法，其特征在于，温度-奥氏体含量曲线拟合分段函数为：

4.根据权利要求3所述的马氏体不锈钢产品热处理工艺优化方法，其特征在于，温度-密度曲线拟合分段函数为：

5.根据权利要求4所述的马氏体不锈钢产品热处理工艺优化方法，其特征在于，淬火升温速度为150～200℃/h，淬火保温时间为1～2h，淬火方式采用油淬或水淬。

6.根据权利要求5所述的马氏体不锈钢产品热处理工艺优化方法，其特征在于，回火升温速度为20～50℃/h，回火保温时间为1～2h，淬火和回火的间隔时间≤2h。

7.根据权利要求6所述的马氏体不锈钢产品热处理工艺优化方法，其特征在于，马氏体不锈钢产品材料中各成分的质量百分比为：c≤0.07％，si≤0.8％，mn≤1.0％，p≤0.035％，s≤0.025％，cr：15.0-17.0％，ni：4.0-6.0％，mo：0.7-1.5％；马氏体不锈钢产品材料其炼钢浇注的化学成分为：c：0.032％，si：0.35％，mn：0.62％，p：0.028％，s：0.010％，cr：15.58％，ni：4.63％，mo：0.996％。

8.根据权利要求7所述的马氏体不锈钢产品热处理工艺优化方法，其特征在于，通过高温金相试验建立温度-相平衡曲线，得到相变点ac3温度为880℃，有效奥氏体化温度范围：880～1046℃，杂质相溶解温度区间：777～880℃。

9.根据权利要求8所述的马氏体不锈钢产品热处理工艺优化方法，其特征在于，根据奥氏体化温度范围计算出：淬火温度范围为ac3点温度以上50～100℃，即930～980℃；回火温度范围为奥氏体化进行时的温度范围：470～777℃。

10.根据权利要求9所述的马氏体不锈钢产品热处理工艺优化方法，其特征在于，通过高温体积测量试验建立温度-密度曲线，得到材料的熔点温度tm为1410℃，液相线温度tl为1485℃；材料的浇注温度t浇注＝tl+(50～100)℃＝1535～1585℃。

技术总结
本发明属于冶金工业技术领域，具体涉及一种马氏体不锈钢产品热处理工艺优化方法，包括如下步骤：1)根据产品材料的化学成分范围，通过高温金相试验和高温体积测量试验，建立温度‑相平衡曲线和温度‑密度曲线；2)根据温度‑相平衡曲线，得到相变点Ac3以及有效奥氏体化温度范围；3)根据温度‑相平衡曲线，计算出淬火温度；回火温度范围为奥氏体化进行时的温度范围；4)根据温度‑密度曲线，得到材料的熔点温度Tm，液相线温度Tl，以及材料的浇注温度。本发明通过高温试验和和热处理工艺匹配优化，可以有效控制材料组织含量及稳定性，从而保障其强韧性、耐磨性、接触疲劳性能等机械性能，在钢铁冶金工业领域中具有潜在的应用前景和实用价值。

技术研发人员：陈继平,时飞扬,钱健清,李景辉
受保护的技术使用者：安徽工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/5