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，與國外17-4ph(美)、x5crnicunb174(德)、z5cnu17.04(法)、sus630(日)牌號相近，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)，通過時效析出碳化物和ε-cu相來實現(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，該鋼種廣泛地被用于汽輪機(jī)的末級、次末級葉片，發(fā)動機(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)用于石油測井領(lǐng)域的細(xì)長軸車削；同時，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300～1000mw超臨界火電機(jī)組及核電機(jī)組汽輪機(jī)低壓末級動葉片的主要用材之一。

　　固溶熱處理是對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，同時起到細(xì)化晶粒和改善δ-鐵素體形態(tài)的作用。時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，尤其是模具用05cr17nicu4nb不銹鋼，用戶要求固溶和時效熱處理交貨。但該05cr17nicu4nb不銹鋼若固溶和時效熱處理工藝不當(dāng)，往往會導(dǎo)致熱處理的鋼坯固溶處理后發(fā)生開裂的現(xiàn)象，故對05cr17nicu4nb不銹鋼進(jìn)行固溶和時效熱處理研究尤其重要。

　　技術(shù)實現(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，按重量百分比計的p≤0.025％，s≤0.005％。

　　一種用于對所述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步驟。

　　進(jìn)一步的是，所述的時效熱處理為人工時效處理，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效處理，

　　其中在臺車式燃?xì)鉅t中保溫時，保溫的時長按坯料外徑的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，所述保溫的保溫時長按坯料外徑φ≤200mm時，保溫40～60分鐘；坯料外徑φ＞200mm時，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，所述保溫的保溫時長按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步驟，這樣不僅滿足了用戶對不同規(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步驟。本申請通過有效控制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步驟，這樣不僅滿足了用戶對不同規(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。

　　上述實施方式中，為盡可能的避免固溶熱處理和時效熱處理時產(chǎn)生開裂現(xiàn)象，本申請還對不可避免的雜質(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，按重量百分比計的p≤0.025％，s≤0.005％。相應(yīng)的，為了提高效率所述的時效熱處理本申請采用的是人工時效處理，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效處理，其中在臺車式燃?xì)鉅t中保溫時，保溫的時長按坯料外徑的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，所述保溫的保溫時長按坯料外徑φ≤200mm時，保溫40～60分鐘；坯料外徑φ＞200mm時，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，所述保溫的保溫時長按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，采用本申請組分的05cr17ni4cu4nb馬氏體不銹鋼，并按上述的固溶熱處理和時效熱處理對不銹鋼進(jìn)行處理后，其力學(xué)性能完全滿足模具用鋼對該坯料的要求。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。

　　實施例1

　　表1為實施例1中產(chǎn)品技術(shù)要求

　　表1產(chǎn)品技術(shù)要求

　　本實施例提供一種馬氏體不銹鋼05cr17ni4cu4nb固溶和時效熱處理方法，其工藝流程均為：臺車式燃?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℃→臺車式燃?xì)鉅t進(jìn)行520～540℃時效，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；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)時效熱處理：將空冷至室溫的坯料放入臺車式燃?xì)鉅t進(jìn)行時效處理，首先，將坯料按60℃/h加熱至530±10℃，保溫8小時，然后出爐空冷至室溫。

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

　　表2產(chǎn)品固溶和時效熱處理后的力學(xué)性能

　　由表1和表2可知，根據(jù)本實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。