[发明专利]一种高氮不锈钢及其热处理工艺

说明书

一种高氮不锈钢的热处理工艺，包括以下步骤：将待处理的高氮不锈钢样品置于连续式热处理设备中，使其依次经过设备的如下不同温度区域：升温预热区：在氮气和氢气气氛下，以第一升温速率从室温升温至700℃‑950℃，然后保温5‑15min；高温保温区：在氮气和氢气气氛下，以第二升温速率继续升温至1000℃‑1250℃，然后保温10‑40min；降温区：采用冷却气体冷却至200℃‑300℃；冷却区：空气气氛冷却至室温，得到高氮不锈钢产品。

技术领域

本发明实施例涉及高氮不锈钢制备技术领域，特别是涉及一种高氮不锈钢及其热处理工艺。

背景技术

高氮不锈钢是一种与人体亲和度较高的不锈钢(其中不含镍元素，不会导致镍过敏)，氮含量为0.75％-0.9％。该不锈钢具有高强度、无磁特性，适用于消费品的外观结构件，例如表壳、珠宝等。尤其是粉末烧结高氮不锈钢，可成复杂形状构件，具有广阔的应用前景。

粉末烧结高氮不锈钢的常规工艺包括烧结和热处理两个步骤：先将不含氮(N)元素的合金粉体充型，在烧结时提供氮气气氛，将N元素渗入粉体中并烧结成型；在随后的热处理时，通过高温处理使N元素均匀地固溶到铁(Fe)的四面体间隙中，最后快速冷却，使N固溶在Fe的晶格间隙中，从而有效提升不锈钢的力学性能。

现有高氮不锈钢热处理工艺为：在氮气气氛下，升温至1175-1250℃保温10min，然后水淬冷却，在水淬冷却过程中要求从1000℃冷却到650℃时的冷却速度大于150℃/min。现有热处理工艺需要热处理设备同时具备高温、充气氛和快速冷却的特点，设备价格昂贵。并且现有热处理工艺时间长，一炉约为7小时。由此造成生产高氮不锈钢的成本高，效率低(500标准件/小时)。

发明内容

本发明实施例提供了一种高氮不锈钢热处理工艺及高氮不锈钢，成本低，效率高。

第一方面，本发明实施例提供了一种高氮不锈钢的热处理工艺，包括：

将待处理的高氮不锈钢样品置于连续式热处理设备中，使所述高氮不锈钢样品依次经过所述连续式热处理设备的升温预热区、高温保温区、降温区和冷却区；在所述连续式热处理设备中，对所述高氮不锈钢样品进行如下热处理：

在所述升温预热区中，在氮气和氢气气氛下，以第一升温速率从室温升温至700℃-950℃，然后保温5min-15min；

在所述高温保温区中，在氮气和氢气气氛下，以第二升温速率继续升温至1000℃-1250℃，然后保温10min-40min；

在所述降温区中，采用冷却气体冷却至200℃-300℃；

在所述冷却区中，使用空气气氛冷却至室温，得到热处理后的高氮不锈钢。

其中，所述连续式热处理设备为网带炉。

在升温预热区中，所述第一升温速率为60℃/min-90℃/min或70℃/min-80℃/min或65℃/min-75℃/min。可选地，以第一升温速率从室温升温至800℃-900℃或750℃-850℃，可选地，保温的时间为8min-12min。

在升温预热阶段，控制适合的升温速率可以有效保护不锈钢样品的内部结构，控制晶粒不长大；而通过控制合理的保温温度和保温时间可有效激活原子，提升N原子的固溶效果。

在高温保温区中，所述第二升温速率为15℃/min-25℃/min或20℃/min-24℃/min或18℃/min-22℃/min。适合的第二升温速率可保证晶粒尺寸不长大，同时进一步激活原子。可选地，以第一升温速率从室温升温至1100℃-1200℃或1000℃-1150℃，可选地，保温的时间为20min-30min或10min-15min。

在所述升温预热区和所述高温保温区中，所述氮气与氢气的体积比为2∶1-5∶1或3∶1-4∶1。