[发明专利]一种控制高氮低镍奥氏体不锈钢结构和性能梯度化的热处理方法

说明书

本发明涉及一种控制高氮低镍奥氏体不锈钢结构和性能梯度化的热处理方法，包括以下步骤：（1）将高氮低镍奥氏体不锈钢钢件放置真空炉内；（2）对真空炉进行抽气，将炉内气压降至‑0.05MPa，将炉内温度升至795‑805℃进行5min的预热；然后进行第二段升温，升至1150‑1170℃进行保温，保温时间为120‑360min；（3）保温结束后，将钢件快速取出，先以100‑150℃/min的冷却速度迅速冷却到495‑505℃，然后继续以20‑30℃/min的冷却速度冷却到室温，完成热处理。本发明方法先进科学，可实现并控制高氮低镍奥氏体不锈钢结构和性能梯度化的热处理。

技术领域

本发明涉及一种控制高氮低镍奥氏体不锈钢结构和性能梯度化的热处理方法，属于钢件热加工技术领域。

背景技术

全球每年因腐蚀而损坏的金属构件占生产总量的5%，其中有30%无法回收。不锈钢的使用、研究与发展一直受到各行各业的广泛关注。

按显微组织的不同，通常可以将不锈钢分为铁素体型不锈钢、马氏体型不锈钢、奥氏体型不锈钢以及双相不锈钢。它们的性能各有差异，其中以性能高、加工性能好的奥氏体型不锈钢的使用最为广泛。

奥氏体不锈钢是一种高铬镍钢。其中镍是一种昂贵的战略资源，其大量的使用受到了制约。因此，低镍或无镍奥氏体的研发引起了广泛的关注。以少量的氮（0.7-1.0%）代替8-10%镍的高氮低镍不锈钢目前已经研发成功，然而其抗还原性介质的腐蚀能力较差、机加工能力有待提高，特别是钢材在热轧空冷状态下易存在δ相和氮化物。

不锈钢工件中的断裂、腐蚀等失效通常从表面开始。若对就已经加工成型的高氮低镍奥氏体制件不锈钢进行科学有效的加工处理，使表层形成高强度、高抗腐蚀的相结构，次层形成高塑性的单相组织结构，心部依旧为原始状态组织结构，将可大幅度提高其承受更为恶劣的服役腐环境的能力，提高其使用范围和档次。

本发明采用一种热处理方法能够实现并控制上述梯度结构和性能，在工艺并不复杂的基础之上，具有新颖性（目前尚无这样的工艺）、先进性（改善提高前工件所没有的结构和性能）和实用性（具有广泛应用前景）。

发明内容

本发明的目的就是针对上述存在的问题，提供一种控制高氮低镍奥氏体不锈钢结构和性能梯度化的热处理方法。

本发明的目的是这样实现的，一种控制高氮低镍奥氏体不锈钢结构和性能梯度化的热处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将高氮低镍奥氏体不锈钢钢件放置真空炉内；

（2）对真空炉进行抽气，将炉内气压降至-0.05MPa，将炉内温度升至795-805℃进行5min的预热；然后进行第二段升温，升至1150-1170℃进行保温，保温时间为120-360min；

（3）保温结束后，将钢件快速取出，先以100-150℃/min的冷却速度迅速冷却到495-505℃，然后继续以20-30℃/min的冷却速度冷却到室温，完成热处理。

步骤（2）中，保温分为三个阶段：

第一阶段：保温时间为总预设时长的三分之一，为40-120mim；

第二阶段：将炉内气压调至-0.1MPa，保温时间为总预设时长的三分之一，为40-120mim；

第三阶段：将炉内气压继续下降，下降至-0.2MPa，保温时间为总预设时长的三分之一，为40-120mim。

第一阶段中，保温过程的压力P1= -0.05MPa；

第二阶段中，保温过程的压力P2= -0.1MPa；

第三阶段中，保温过程的压力P3= -0.2MPa。