本發(fā)明涉及一種不銹鋼，尤其是涉及一種05cr17ni4cu4nb馬氏體不銹鋼，屬于冶金生產(chǎn)材料及工藝技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明還涉及一種用于對(duì)所述05cr17ni4cu4nb馬氏體不銹鋼進(jìn)行熱理的工藝方法。

　　背景技術(shù)：

　　05cr17nicu4nb是一種新型馬氏體沉淀硬化超高強(qiáng)度不銹鋼，與國(guó)外17-4ph(美)、x5crnicunb174(德)、z5cnu17.04(法)、sus630(日)牌號(hào)相近，為典型的馬氏體沉淀硬化不銹鋼；該鋼在固溶狀態(tài)較軟,易于成形和加工；該鋼含有時(shí)效強(qiáng)化元素cu、nb，主要的強(qiáng)化相為富銅相，以及少量的b2a型金屬化合物(如fe2nb)，通過時(shí)效析出碳化物和ε-cu相來實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化；該鋼熱處理后可獲得高強(qiáng)度、硬度及韌性，能達(dá)到1100～1300mpa的耐壓強(qiáng)度，其具有較高的強(qiáng)度、耐蝕性、抗氧化性、可焊接性，適用于400℃以下工作的高強(qiáng)度耐蝕零件。同時(shí)，該鋼種廣泛地被用于汽輪機(jī)的末級(jí)、次末級(jí)葉片，發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪機(jī)的前后安裝邊和閥門部件，飛機(jī)、軍工產(chǎn)品的制造中導(dǎo)彈的緊固件；還用于化工設(shè)備、泵軸、直升機(jī)甲板、海上平臺(tái)等多種領(lǐng)域的耐弱酸、堿及鹽腐蝕的高強(qiáng)度部件，并應(yīng)用于石油測(cè)井領(lǐng)域的細(xì)長(zhǎng)軸車削；同時(shí)，應(yīng)用于宇航工業(yè)、航天渦輪機(jī)葉片，核工業(yè)中應(yīng)用于反應(yīng)堆中重要的結(jié)構(gòu)件，如反應(yīng)堆中的控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(crdm)上的絲杠；特別是具有較好的抗氫氟酸腐蝕能力，是我國(guó)300～1000mw超臨界火電機(jī)組及核電機(jī)組汽輪機(jī)低壓末級(jí)動(dòng)葉片的主要用材之一。

　　固溶熱處理是對(duì)05cr17nicu4nb不銹鋼優(yōu)化性能提高進(jìn)行后續(xù)加工必不可少的一道熱處理工藝，其目的是為了使合金元素充分溶入奧氏體中，消除成分不均勻，并在冷卻后得到過飽和馬氏體，抑制δ-鐵素體含量，同時(shí)起到細(xì)化晶粒和改善δ-鐵素體形態(tài)的作用。時(shí)效熱處理的目的是通過脫溶析出沉淀硬化相，即析出含合金元素的化合物相，從而提高材料的強(qiáng)度和硬度，并通過析出數(shù)量和化合物相種類的控制，獲得所需要的強(qiáng)度等級(jí)，尤其是模具用05cr17nicu4nb不銹鋼，用戶要求固溶和時(shí)效熱處理交貨。但該05cr17nicu4nb不銹鋼若固溶和時(shí)效熱處理工藝不當(dāng)，往往會(huì)導(dǎo)致熱處理的鋼坯固溶處理后發(fā)生開裂的現(xiàn)象，故對(duì)05cr17nicu4nb不銹鋼進(jìn)行固溶和時(shí)效熱處理研究尤其重要。

　　技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

　　本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供一種能滿足用戶對(duì)不同規(guī)格的鍛制或軋制材料的力學(xué)性能的技術(shù)需求，防止因熱處理工藝不當(dāng)而產(chǎn)生開裂現(xiàn)象的05cr17ni4cu4nb馬氏體不銹鋼。本發(fā)明還提供了一種用于對(duì)所述05cr17ni4cu4nb馬氏體不銹鋼進(jìn)行熱理的工藝方法。

　　為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：05cr17ni4cu4nb馬氏體不銹鋼，所述的馬氏體不銹鋼為包含有下述重量份組分的固溶時(shí)效處理不銹鋼板，

　　所述的重量份組分為c0.040～0.055％、si0.20～0.40％、mn0.20～0.40％、cr15.1～15.45％、ni4.10～4.45％、cu3.10～3.40％,余量為fe和不可避免的雜質(zhì)，

　　溶時(shí)效處理后的不銹鋼板的σb為1431～1460mpa,σ0.2為1235～1265mpa，a為14～19％，z為60～75％,ak為34.35～37.47j，hbw為426～435，綜合力學(xué)性能良好。

　　進(jìn)一步的是，所述的不可避免的雜質(zhì)包括p和s，

　　其中，按重量百分比計(jì)的p≤0.025％，s≤0.005％。

　　一種用于對(duì)所述05cr17ni4cu4nb馬氏體不銹鋼進(jìn)行熱理的工藝方法，所述的工藝方法包括按順序設(shè)置的固溶熱處理和時(shí)效熱處理，

　　其中，所述的固溶熱處理至少包括固溶預(yù)熱處理工序、合金元素溶解與金相組織調(diào)節(jié)處理工序以及淬火處理工序幾個(gè)步驟。

　　進(jìn)一步的是，所述的時(shí)效熱處理為人工時(shí)效處理，其具體過程為，待淬火處理的坯料冷卻至室溫后，將其繼續(xù)放入臺(tái)車式燃?xì)鉅t中，并按60℃/的h加熱速率加熱至520～540℃，保溫，出爐空冷至室溫完成所述的人工時(shí)效處理，

　　其中在臺(tái)車式燃?xì)鉅t中保溫時(shí)，保溫的時(shí)長(zhǎng)按坯料外徑的2.3～2.5倍進(jìn)行控制，單位為分鐘。

　　上述方案的優(yōu)選方式是，所述的固溶預(yù)熱處理工序是按下述步驟進(jìn)行的，

　　將鍛制或軋制鋼坯放入臺(tái)車式燃?xì)鉅t中按50℃/h的加熱速率加熱至700～760℃，并到溫后均熱15分鐘保溫完成所述的固溶預(yù)熱處理工序，

　　其中，所述保溫的保溫時(shí)長(zhǎng)按坯料外徑φ≤200mm時(shí)，保溫40～60分鐘；坯料外徑φ＞200mm時(shí)，保溫80～100分鐘控制。

　　進(jìn)一步的是，所述的合金元素溶解與金相組織調(diào)節(jié)處理工序是按下述步驟進(jìn)行的，

　　將固溶預(yù)熱處理后的坯料按80℃/h的加熱速率加熱至1030～1050℃，到溫后均熱15分鐘后并保溫完成所述的合金元素溶解與金相組織調(diào)節(jié)處理工序，

　　其中，所述保溫的保溫時(shí)長(zhǎng)按0.71～0.75×坯料的截面積分鐘控制。

　　上述方案的優(yōu)選方式是，所述的淬火處理工序是按下述步驟進(jìn)行的，將合金元素溶解與金相組織調(diào)節(jié)處理工序后的坯料出爐后立即進(jìn)行水淬，并在坯料溫度達(dá)到100℃以下后出水空冷至室溫完成所述的淬火處理工序。

　　本發(fā)明的有益效果是：本申請(qǐng)通過有效控制05cr17ni4cu4nb馬氏體不銹鋼的組分，并將按上述控制組分冶煉獲得的不銹鋼鋼坯布按先后順序分別進(jìn)行固溶熱處理和時(shí)效熱處理，而在在所述的固溶熱處理至少包括固溶預(yù)熱處理工序、合金元素溶解與金相組織調(diào)節(jié)處理工序以及淬火處理工序幾個(gè)步驟，這樣不僅滿足了用戶對(duì)不同規(guī)格的鍛制或軋制材料的力學(xué)性能的技術(shù)需求，而且，由于對(duì)05cr17ni4cu4nb馬氏體不銹鋼的組分進(jìn)行了有效控制，還可以有效的防止因熱處理工藝不當(dāng)而產(chǎn)生開裂現(xiàn)象。

　　具體實(shí)施方式

　　為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的一種滿足用戶對(duì)不同規(guī)格的鍛制或軋制材料的力學(xué)性能的技術(shù)需求，防止因熱處理工藝不當(dāng)而產(chǎn)生開裂現(xiàn)象的05cr17ni4cu4nb馬氏體不銹鋼，以及對(duì)所述05cr17ni4cu4nb馬氏體不銹鋼進(jìn)行熱理的工藝方法。所述的馬氏體不銹鋼為包含有下述重量份組分的固溶時(shí)效處理不銹鋼板，

　　所述的重量份組分為c0.040～0.055％、si0.20～0.40％、mn0.20～0.40％、cr15.1～15.45％、ni4.10～4.45％、cu3.10～3.40％,余量為fe和不可避免的雜質(zhì)，

　　溶時(shí)效處理后的不銹鋼板的σb為1431～1460mpa,σ0.2為1235～1265mpa，a為14～19％，z為60～75％,ak為34.35～37.47j，hbw為426～435，綜合力學(xué)性能良好。所述的工藝方法包括按順序設(shè)置的固溶熱處理和時(shí)效熱處理，

　　其中，所述的固溶熱處理至少包括固溶預(yù)熱處理工序、合金元素溶解與金相組織調(diào)節(jié)處理工序以及淬火處理工序幾個(gè)步驟。本申請(qǐng)通過有效控制05cr17ni4cu4nb馬氏體不銹鋼的組分，并將冶煉獲得的不銹鋼鋼坯布按先后順序分別進(jìn)行固溶熱處理和時(shí)效熱處理，而在在所述的固溶熱處理至少包括固溶預(yù)熱處理工序、合金元素溶解與金相組織調(diào)節(jié)處理工序以及淬火處理工序幾個(gè)步驟，這樣不僅滿足了用戶對(duì)不同規(guī)格的鍛制或軋制材料的力學(xué)性能的技術(shù)需求，而且，由于對(duì)05cr17ni4cu4nb馬氏體不銹鋼的組分進(jìn)行了有效控制，還可以有效的防止因熱處理工藝不當(dāng)而產(chǎn)生開裂現(xiàn)象。

　　上述實(shí)施方式中，為盡可能的避免固溶熱處理和時(shí)效熱處理時(shí)產(chǎn)生開裂現(xiàn)象，本申請(qǐng)還對(duì)不可避免的雜質(zhì)進(jìn)行了進(jìn)一步的控制，即所述的不可避免的雜質(zhì)包括p和s，其中，按重量百分比計(jì)的p≤0.025％，s≤0.005％。相應(yīng)的，為了提高效率所述的時(shí)效熱處理本申請(qǐng)采用的是人工時(shí)效處理，其具體過程為，待淬火處理的坯料冷卻至室溫后，將其繼續(xù)放入臺(tái)車式燃?xì)鉅t中，并按60℃/的h加熱速率加熱至520～540℃，保溫，出爐空冷至室溫完成所述的人工時(shí)效處理，其中在臺(tái)車式燃?xì)鉅t中保溫時(shí)，保溫的時(shí)長(zhǎng)按坯料外徑的2.3～2.5倍進(jìn)行控制，單位為分鐘。而所述的固溶預(yù)熱處理工序是按下述步驟進(jìn)行的，將鍛制或軋制鋼坯放入臺(tái)車式燃?xì)鉅t中按50℃/h的加熱速率加熱至700～760℃，并保溫完成所述的固溶預(yù)熱處理工序，其中，所述保溫的保溫時(shí)長(zhǎng)按坯料外徑φ≤200mm時(shí)，保溫40～60分鐘；坯料外徑φ＞200mm時(shí)，保溫80～100分鐘控制。所述的合金元素溶解與金相組織調(diào)節(jié)處理工序是按下述步驟進(jìn)行的，將固溶預(yù)熱處理后的坯料按80℃/h的加熱速率加熱至1030～1050℃，并保溫完成所述的合金元素溶解與金相組織調(diào)節(jié)處理工序，其中，所述保溫的保溫時(shí)長(zhǎng)按0.71～0.75×坯料的截面積分鐘控制。所述的淬火處理工序是按下述步驟進(jìn)行的，將合金元素溶解與金相組織調(diào)節(jié)處理工序后的坯料出爐后立即進(jìn)行水淬，并在坯料溫度達(dá)到100℃以下后出水空冷至室溫完成所述的淬火處理工序。

　　綜上所述，采用本申請(qǐng)組分的05cr17ni4cu4nb馬氏體不銹鋼，并按上述的固溶熱處理和時(shí)效熱處理對(duì)不銹鋼進(jìn)行處理后，其力學(xué)性能完全滿足模具用鋼對(duì)該坯料的要求。熱處理后的坯料力學(xué)性能為：σb：1431～1460mpa,σ0.2：1235～1265mpa，a：14～19％，z:60～75％,ak：34.35～37.47j，hbw:426～435，其綜合力學(xué)性能較好。

　　實(shí)施例1

　　表1為實(shí)施例1中產(chǎn)品技術(shù)要求

　　表1產(chǎn)品技術(shù)要求

　　本實(shí)施例提供一種馬氏體不銹鋼05cr17ni4cu4nb固溶和時(shí)效熱處理方法，其工藝流程均為：臺(tái)車式燃?xì)鉅t進(jìn)行700～760℃預(yù)熱并保溫→繼續(xù)加熱至1030～1050℃并保溫→出爐水淬至低于100℃→臺(tái)車式燃?xì)鉅t進(jìn)行520～540℃時(shí)效，并保溫→出爐空冷至室溫。

　　具體地，以規(guī)格為φ200mm的鋼坯為例，其熱處理工藝如下：

　　(1)固溶熱處理：坯料在臺(tái)車式燃?xì)鉅t逐支布料，坯料與坯料之間應(yīng)有一定間隙，最多不超過3層布料。首先將坯料按50℃/h加熱至750±10℃進(jìn)行均熱熱處理，保溫50分鐘；然后，將坯料按95℃/h加熱至1035±10℃，均熱15分鐘，并保溫12小時(shí)；最后，將坯料出爐進(jìn)行水淬，當(dāng)坯料溫度低于100℃后出水空冷至室溫。

　　(2)時(shí)效熱處理：將空冷至室溫的坯料放入臺(tái)車式燃?xì)鉅t進(jìn)行時(shí)效處理，首先，將坯料按60℃/h加熱至530±10℃，保溫8小時(shí)，然后出爐空冷至室溫。

　　根據(jù)本實(shí)施例所獲得的產(chǎn)品的力學(xué)性能數(shù)據(jù)如表2所示：

　　表2產(chǎn)品固溶和時(shí)效熱處理后的力學(xué)性能

　　由表1和表2可知，根據(jù)本實(shí)施例方法所獲得的產(chǎn)品的力學(xué)性能能夠滿足產(chǎn)品的技術(shù)要求，且性能穩(wěn)定。