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一种G520马氏体沉淀硬化不锈钢热处理方法 0 0

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申请进展

基本信息

申请人信息

代理人信息

摘要

法律状态

权利要求

说明书

专利申请流程有哪些步骤？

申请

申请号：指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。

申请日：提出专利申请之日。

2019-06-17

申请公布

申请公布指发明专利申请经初步审查合格后，自申请日（或优先权日）起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。

申请公布号：专利申请过程中，在尚未取得专利授权之前，国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。

申请公布日：申请公开的日期，即在专利公报上予以公开的日期。

2019-10-08

授权

授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由，授予发明专利权；或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由，授予实用新型专利权或外观设计专利权。

2021-02-12

预估到期

发明专利权的期限为二十年，实用新型专利权期限为十年，外观设计专利权期限为十五年，均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。

2039-06-17

基本信息

有效性	有效专利	专利类型	发明专利
申请号	CN201910521931.9	申请日	2019-06-17
公开/公告号	CN110205446B	公开/公告日	2021-02-12
授权日	2021-02-12	预估到期日	2039-06-17
申请年	2019年	公开/公告年	2021年
缴费截止日
分类号	C21D1/00 、C21D1/18 、C21D6/00 、C22C38/02 、C22C38/04 、C22C38/42 、C22C38/44 、C22C38/48 、C22C38/50	主分类号	C21D1/00
是否联合申请	独立申请	文献类型号	B
独权数量	1	从权数量	0
权利要求数量	1	非专利引证数量	0
引用专利数量	0	被引证专利数量	0
非专利引证
引用专利		被引证专利
专利权维持	3	专利申请国编码	CN
专利事件		事务标签	公开、实质审查、授权

申请人信息

申请人	西安理工大学	第一申请人	西安理工大学
专利权人	西安理工大学	当前专利权人	西安理工大学
发明人	张敏、许帅、仝雄伟、贾芳、李洁、程康康	第一发明人	张敏
地址	陕西省西安市碑林区金花南路5号	邮编	710048
申请人数量	1	发明人数量	6
申请人所在省	陕西省	申请人所在市	陕西省西安市

代理人信息

代理机构

专利代理机构是经省专利管理局审核，国家知识产权局批准设立，可以接受委托人的委托，在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。

西安弘理专利事务所

代理人

专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务，取得一定资格的人。

王蕊转

摘要

本发明公开了一种G520马氏体沉淀硬化不锈钢热处理方法，具体步骤为：先进行固溶处理：1040℃～1080℃，保温时间为2h～3h，水冷；再进行时效处理：625℃～635℃，保温时间为3h～3.5h，空冷；随后进行淬火处理：855℃～865℃，保温时间为3h～3.5h，油冷；最后进行回火处理：530℃～620℃，保温时间为3.5h～4h，空冷。该热处理方法能够得到均匀细小的回火索氏体组织，其抗拉强度达到900MPa以上，且具有良好的冲击韧性，冲击功达到100J以上，该方法提高了G520马氏体沉淀硬化不锈钢的综合力学性能，同时该热处理方法简单，操作方便，适用于大型工厂批量生产，具有较高的生产效率。

摘要附图
说明书附图：图1
说明书附图：图2
说明书附图：图3
说明书附图：图4
说明书附图：图5
说明书附图：图6
说明书附图：图7
说明书附图：图8
说明书附图：图9
说明书附图：图10
说明书附图：图11
说明书附图：图12

法律状态

序号	法律状态公告日	法律状态	法律状态信息
1	2021-02-12	授权
2	2019-10-08	实质审查的生效	IPC(主分类): C21D 1/00 专利申请号: 201910521931.9 申请日: 2019.06.17
3	2019-09-06	公开

权利要求

权利要求书是申请文件最核心的部分，是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。

1.一种G520马氏体沉淀硬化不锈钢热处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，将厚度为30mm～35mm的G520马氏体沉淀硬化不锈钢进行固溶处理，随后采用水冷方式冷却至室温；
步骤2，将步骤1固溶处理后的G520马氏体沉淀硬化不锈钢进行时效处理，随后采用空冷方式冷却至室温；
步骤3，将步骤2时效处理后的G520马氏体沉淀硬化不锈钢进行淬火处理，随后采用油冷方式冷却至室温，淬火处理工艺参数为：加热温度为855℃～865℃，保温时间为3h～
3.5h；
步骤4，将步骤3淬火处理后的G520马氏体沉淀硬化不锈钢进行回火处理，随后采用空冷方式冷却至室温，回火处理工艺参数为：加热温度为530℃～590℃，保温时间为3.5h～
4h；
所述步骤1～4中加热过程中的升温速度为20℃/min～25℃/min；
所述步骤1中的固溶处理工艺参数为：加热温度为1040℃～1080℃，保温时间为2h～
3h；
所述步骤2中的时效处理工艺参数为：加热温度为625℃～635℃，保温时间为3h～
3.5h；
所述G520马氏体沉淀硬化不锈钢的成分是：C：≤0.05％，Si：0.30％～0.60％，Mn：
0.50％～0.90％，P：≤0.025％，S：≤0.020％，Ni：6.00％～7.0％，Cr：13.0％～15.0％，Mo：
0.60％～0.90％，Cu：1.30％～1.50％，Nb：≥8·C％，余量为铁和不可避免的杂质。

说明书

技术领域

[0001] 本发明属于金属材料热处理技术领域，具体涉及一种G520马氏体沉淀硬化不锈钢热处理方法。

背景技术

[0002] 近年来，风机制造企业为了降低生产成本，开始用G520马氏体沉淀硬化不锈钢来制造风机轮盘、轮盖等零部件。G520马氏体沉淀硬化不锈钢为FV520B马氏体沉淀硬化不锈钢的成分改良版，具有良好的可加工性能，强度高且韧性良好，并具有优异的耐腐蚀性等优点，是制造具有高强度、高韧性、抽送腐蚀介质的风机叶轮的首选材料之一，该钢在风机、转子等大型工业装备制造领域具有广泛的应用前景。G520马氏体沉淀硬化不锈钢的成分是：C：≤0.05％，Si：0.30％～0.60％，Mn：0.50％～0.90％，P：≤0.025％，S：≤0.020％，Ni：
6.00％～7.0％，Cr：13.0％～15.0％，Mo：0.60％～0.90％，Cu：1.30％～1.50％，Nb：≥8·C％，钢中加入Mo、Ti、Nb、Cu等强化元素，时效时析出ε-Cu、NbC、Mo2C、M7C3、M23C6等硬化相而产生沉淀硬化，起到最大的强化效果。

[0003] 然而，考虑到风机的使用环境等因素，风机叶轮用材料必须有优良的综合力学性能，G520马氏体沉淀硬化不锈钢供货态即退火态条件下抗拉强度仅为750MPa，冲击功为85J，尚不能达到抗拉强度大于900MPa，冲击功大于100J的风机叶轮用钢要求。因此，G520马氏体沉淀硬化不锈钢需要通过一定的热处理，改善其性能，才能满足风机叶轮用钢要求。

发明内容

[0004] 本发明的目的是提供一种G520马氏体沉淀硬化不锈钢热处理方法，解决了在大型风机叶轮制造过程中，G520马氏体沉淀硬化不锈钢的综合力学性能不能达到使用要求的问题。

[0005] 本发明的技术方案是，一种G520马氏体沉淀硬化不锈钢热处理方法，包括如下步骤：

[0006] 步骤1：将G520马氏体沉淀硬化不锈钢进行固溶处理，随后采用水冷方式冷却至室温；

[0007] 步骤2：将步骤1固溶处理后的G520马氏体沉淀硬化不锈钢进行时效处理，随后采用空冷方式冷却至室温；

[0008] 步骤3：将步骤2时效处理后的G520马氏体沉淀硬化不锈钢进行淬火处理，随后采用油冷方式冷却至室温；

[0009] 步骤4：将步骤3淬火处理后的G520马氏体沉淀硬化不锈钢进行回火处理，随后采用空冷方式冷却至室温。

[0010] 本发明的特点还在于，

[0011] 步骤1中G520马氏体沉淀硬化不锈钢厚度为30mm～35mm。

[0012] 步骤1中的固溶处理工艺参数为：加热温度为1040℃～1080℃，保温时间为2h～3h。

[0013] 步骤2中的时效处理工艺参数为：加热温度为625℃～635℃，保温时间为3h～3.5h。

[0014] 步骤3中淬火处理工艺参数为：加热温度为855℃～865℃，保温时间为3h～3.5h。

[0015] 步骤4中回火处理工艺参数为：加热温度为530℃～620℃，保温时间为3.5h～4h。

[0016] 步骤1至步骤4中加热过程的升温速度为20℃/min～25℃/min。

[0017] 本发明一种G520马氏体沉淀硬化不锈钢热处理方法的有益效果是，通过该热处理方法，能够得到回火索氏体组织，组织分布均匀细小，其抗拉强度达到900Mpa以上，且具有良好的冲击韧性，冲击功达到100J以上，使得G520马氏体沉淀硬化不锈钢获得了优良的综合力学性能，且其综合力学性能较母材有了相当大的提升；该热处理方法操作方便，适用于大型工厂批量生产，具有较高的生产效率。

实施方案

[0030] 下面结合附图及具体实施方式对本发明进行详细说明。

[0031] 本发明一种G520马氏体沉淀硬化不锈钢热处理方法，具体按照如下步骤实施：

[0032] 步骤1，将厚度为30mm～35mm的G520马氏体沉淀硬化不锈钢加热至1040℃～1080℃进行固溶处理，随后采用水冷方式冷却至室温，其中，保温时间为2h～3h，升温速度为20℃/min～25℃/min；

[0033] 步骤2，将步骤1固溶处理后的G520马氏体沉淀硬化不锈钢加热至625℃～635℃进行时效处理，随后采用空冷方式冷却至室温，其中，保温时间为3h～3.5h，升温速度为20℃/min～25℃/min；

[0034] 步骤3，将步骤2时效处理后的G520马氏体沉淀硬化不锈钢加热至855℃～865℃进行淬火处理，随后采用油冷方式冷却至室温，其中，保温时间为3h～3.5h，升温速度为20℃/min～25℃/min；

[0035] 步骤4，将步骤3淬火处理后的G520马氏体沉淀硬化不锈钢加热至530℃～620℃进行回火处理，随后采用空冷方式冷却至室温，热处理完毕，其中，保温时间为3.5h～4h，升温速度为20℃/min～25℃/min。

[0036] 本发明一种G520马氏体沉淀硬化不锈钢热处理方法中各部分的作用和功能如下：

[0037] 固溶处理能够溶解过剩相以形成过饱和固溶体，从而改善钢的塑性和韧性，获得稳定的基体组织，为后续热加工作好准备，以期待能达到最佳效果。

[0038] 时效处理能够使沉淀硬化型不锈钢析出硬质相，从而达到硬化材料的目的，通过延长保温时间使得析出相长大，并且间距变大，使得塑韧性在沉淀硬化后降低的基础上有所提高。

[0039] 淬火处理和回火处理能够改善时效处理后材料的强度降低问题，得到均匀的、具有优良综合性能的回火组织，使其满足风机叶轮用高强钢的要求，同时提高马氏体不锈钢的耐蚀性和力学性能。

[0040] 实施例1

[0041] 步骤1，将厚度为31mm的G520马氏体沉淀硬化不锈钢加热至1040℃进行固溶处理，保温时间为3h，升温速度为20℃/min，随后采用水冷方式冷却至室温；

[0042] 步骤2，将步骤1固溶处理后的G520马氏体沉淀硬化不锈钢加热至630℃进行时效处理，保温时间为3.5h，升温速度为20℃/min，随后采用空冷方式冷却至室温；

[0043] 步骤3，将步骤2时效处理后的G520马氏体沉淀硬化不锈钢加热至862℃进行淬火处理，保温时间为3.5h，升温速度为20℃/min，随后采用油冷方式冷却至室温；

[0044] 步骤4，将步骤3淬火处理后的G520马氏体沉淀硬化不锈钢加热至620℃进行回火处理，保温时间为3.5h，升温速度为20℃/min，随后采用空冷方式冷却至室温，热处理完毕。

[0045] 对热处理过的厚度为31mm的G520马氏体沉淀硬化不锈钢进行测试，其应力应变曲线如图1所示，其金相组织如图2所示，得到回火索氏体。

[0046] 实施例2

[0047] 步骤1，将厚度为33mm的G520马氏体沉淀硬化不锈钢加热至1060℃进行固溶处理，保温时间为2.5h，升温速度为22℃/min，随后采用水冷方式冷却至室温；

[0048] 步骤2，将步骤1固溶处理后的G520马氏体沉淀硬化不锈钢加热至627℃进行时效处理，保温时间为3h，升温速度为22℃/min，随后采用空冷方式冷却至室温；

[0049] 步骤3，将步骤2时效处理后的G520马氏体沉淀硬化不锈钢加热至857℃进行淬火处理，保温时间为3h，升温速度为22℃/min，随后采用油冷方式冷却至室温；

[0050] 步骤4，将步骤3淬火处理后的G520马氏体沉淀硬化不锈钢加热至530℃进行回火处理，保温时间为4h，升温速度为22℃/min，随后采用空冷方式冷却至室温，热处理完毕。

[0051] 对热处理过的厚度为33mm的G520马氏体沉淀硬化不锈钢进行测试，其应力应变曲线如图3所示，其金相组织如图4所示，得到回火索氏体。

[0052] 实施例3

[0053] 步骤1，将厚度为30mm的G520马氏体沉淀硬化不锈钢加热至1080℃进行固溶处理，保温时间为2h，升温速度为23℃/min，随后采用水冷方式冷却至室温；

[0054] 步骤2，将步骤1固溶处理后的G520马氏体沉淀硬化不锈钢加热至634℃进行时效处理，保温时间为3h，升温速度为23℃/min，随后采用空冷方式冷却至室温；

[0055] 步骤3，将步骤2时效处理后的G520马氏体沉淀硬化不锈钢加热至855℃进行淬火处理，保温时间为3.5h，升温速度为23℃/min，随后采用油冷方式冷却至室温；

[0056] 步骤4，将步骤3淬火处理后的G520马氏体沉淀硬化不锈钢加热至560℃进行回火处理，保温时间为4h，升温速度为23℃/min，随后采用空冷方式冷却至室温，热处理完毕。

[0057] 对热处理过的厚度为30mm的G520马氏体沉淀硬化不锈钢进行测试，其应力应变曲线如图5所示，其金相组织如图6所示，得到回火索氏体。

[0058] 实施例4

[0059] 步骤1，将厚度为31mm的G520马氏体沉淀硬化不锈钢加热至1040℃进行固溶处理，保温时间为2.5h，升温速度为24℃/min，随后采用水冷方式冷却至室温；

[0060] 步骤2，将步骤1固溶处理后的G520马氏体沉淀硬化不锈钢加热至635℃进行时效处理，保温时间为3.5h，升温速度为24℃/min，随后采用空冷方式冷却至室温；

[0061] 步骤3，将步骤2时效处理后的G520马氏体沉淀硬化不锈钢加热至860℃进行淬火处理，保温时间为3.5h，升温速度为24℃/min，随后采用油冷方式冷却至室温；

[0062] 步骤4，将步骤3淬火处理后的G520马氏体沉淀硬化不锈钢加热至590℃进行回火处理，保温时间为3.5h，升温速度为24℃/min，随后采用空冷方式冷却至室温，热处理完毕。

[0063] 对热处理过的厚度为31mm的G520马氏体沉淀硬化不锈钢进行测试，其应力应变曲线如图7所示，其金相组织如图8所示，得到回火索氏体。

[0064] 实施例5

[0065] 步骤1，将厚度为34mm的G520马氏体沉淀硬化不锈钢加热至1080℃进行固溶处理，保温时间为2.5h，升温速度为25℃/min，随后采用水冷方式冷却至室温；

[0066] 步骤2，将步骤1固溶处理后的G520马氏体沉淀硬化不锈钢加热至629℃进行时效处理，保温时间为3h，升温速度为25℃/min，随后采用空冷方式冷却至室温；

[0067] 步骤3，将步骤2时效处理后的G520马氏体沉淀硬化不锈钢加热至865℃进行淬火处理，保温时间为3h，升温速度为25℃/min，随后采用油冷方式冷却至室温；

[0068] 步骤4，将步骤3淬火处理后的G520马氏体沉淀硬化不锈钢加热至530℃进行回火处理，保温时间为4h，升温速度为25℃/min，随后采用空冷方式冷却至室温，热处理完毕。

[0069] 对热处理过的厚度为34mm的G520马氏体沉淀硬化不锈钢进行测试，其应力应变曲线如图9所示，其金相组织如图10所示，得到回火索氏体。

[0070] 实施例6

[0071] 步骤1，将厚度为35mm的G520马氏体沉淀硬化不锈钢加热至1060℃进行固溶处理，保温时间为2h，升温速度为21℃/min，随后采用水冷方式冷却至室温；

[0072] 步骤2，将步骤1固溶处理后的G520马氏体沉淀硬化不锈钢加热至625℃进行时效处理，保温时间为3h，升温速度为21℃/min，随后采用空冷方式冷却至室温；

[0073] 步骤3，将步骤2时效处理后的G520马氏体沉淀硬化不锈钢加热至858℃进行淬火处理，保温时间为3.5h，升温速度为21℃/min，随后采用油冷方式冷却至室温；

[0074] 步骤4，将步骤3淬火处理后的G520马氏体沉淀硬化不锈钢加热至560℃进行回火处理，保温时间为3.5h，升温速度为21℃/min，随后采用空冷方式冷却至室温，热处理完毕。

[0075] 对热处理过的厚度为35mm的G520马氏体沉淀硬化不锈钢进行测试，其应力应变曲线如图11所示，其金相组织如图12所示，得到回火索氏体。

[0076] 实施例1～6热处理后的G520马氏体沉淀硬化不锈钢的力学性能如表1所示，其中每个实施例取三个试样来测试其抗拉强度、屈服极限、冲击功，并取该三个试样的平均值作为结果记录于表1中，本发明中的冲击试验采用夏比摆锤冲击试验的方法，

[0077] 表1热处理后的G520马氏体沉淀硬化不锈钢的力学性能

[0078]

[0079] 风机叶轮的用钢要求为：抗拉强度大于900MPa，冲击功大于100J，实施例1～6热处理后的G520马氏体沉淀硬化不锈钢性的抗拉强度及冲击功的具体测试值如表1所示，皆符合大型风机叶轮用钢要求。

[0080] 本发明一种G520马氏体沉淀硬化不锈钢热处理方法采用先固溶处理，再时效处理，随后进行淬火处理，最后进行回火处理，得到组织分布均匀细小的回火索氏体组织，且具有优良的综合力学性能，操作简便，生产效率高。

附图说明

[0018] 图1是本发明一种G520马氏体沉淀硬化不锈钢热处理方法中的实施例1中试样的应力应变曲线图；

[0019] 图2是本发明一种G520马氏体沉淀硬化不锈钢热处理方法中的实施例1中试样的金相组织图；

[0020] 图3是本发明一种G520马氏体沉淀硬化不锈钢热处理方法中的实施例2中试样的应力应变曲线图；

[0021] 图4是本发明一种G520马氏体沉淀硬化不锈钢热处理方法中的实施例2中试样的金相组织图；

[0022] 图5是本发明一种G520马氏体沉淀硬化不锈钢热处理方法中的实施例3中试样的应力应变曲线图；

[0023] 图6是本发明一种G520马氏体沉淀硬化不锈钢热处理方法中的实施例3中试样的金相组织图；

[0024] 图7是本发明一种G520马氏体沉淀硬化不锈钢热处理方法中的实施例4中试样的应力应变曲线图；

[0025] 图8是本发明一种G520马氏体沉淀硬化不锈钢热处理方法中的实施例4中试样的金相组织图；

[0026] 图9是本发明一种G520马氏体沉淀硬化不锈钢热处理方法中的实施例5中试样的应力应变曲线图；

[0027] 图10是本发明一种G520马氏体沉淀硬化不锈钢热处理方法中的实施例5中试样的金相组织图；

[0028] 图11是本发明一种G520马氏体沉淀硬化不锈钢热处理方法中的实施例6中试样应力应变曲线图；

[0029] 图12是本发明一种G520马氏体沉淀硬化不锈钢热处理方法中的实施例6中试样的金相组织图。