CN118256697A - 一种含氮马氏体不锈轴承钢及其制备方法 - Google Patents
一种含氮马氏体不锈轴承钢及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN118256697A CN118256697A CN202410691444.8A CN202410691444A CN118256697A CN 118256697 A CN118256697 A CN 118256697A CN 202410691444 A CN202410691444 A CN 202410691444A CN 118256697 A CN118256697 A CN 118256697A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- nitrogen
- bearing steel
- martensitic stainless
- stainless bearing
- containing martensitic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 143
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 143
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 121
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 95
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 34
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims abstract description 27
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 claims abstract description 27
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 27
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 24
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 13
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims abstract description 12
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 41
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 claims description 28
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 claims description 11
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 10
- 238000010791 quenching Methods 0.000 claims description 10
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 claims description 10
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims description 9
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 238000005496 tempering Methods 0.000 claims description 5
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims 3
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 21
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 16
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 14
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 13
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 10
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 10
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 3
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 2
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- FXNGWBDIVIGISM-UHFFFAOYSA-N methylidynechromium Chemical group [Cr]#[C] FXNGWBDIVIGISM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000007522 mineralic acids Chemical class 0.000 description 1
- 230000000877 morphologic effect Effects 0.000 description 1
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
- C21D6/04—Hardening by cooling below 0 degrees Celsius
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/18—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/74—Methods of treatment in inert gas, controlled atmosphere, vacuum or pulverulent material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
- C21D6/002—Heat treatment of ferrous alloys containing Cr
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
- C21D6/005—Heat treatment of ferrous alloys containing Mn
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
- C21D6/008—Heat treatment of ferrous alloys containing Si
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/001—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing N
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/22—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with molybdenum or tungsten
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/24—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with vanadium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/28—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with titanium or zirconium
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Rolling Contact Bearings (AREA)
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
Abstract
本发明属于轴承钢技术领域,具体为一种含氮马氏体不锈轴承钢及其制备方法,通过加入一定量的氮来代替金属镍,大大降低了制造成本,同时设计合适的热处理工艺,不仅能显著提高不锈轴承钢的强度和延展性,还能提高不锈轴承钢的耐腐蚀能力,所述含氮马氏体不锈轴承钢具有超细马氏体组织,其平均晶粒尺寸≤1.5μm;所述含氮马氏体不锈轴承钢的屈服强度≥1860MPa,抗拉强度≥2210MPa,延伸率≥11.7%;所述含氮马氏体不锈轴承钢在3.5wt%的NaCl溶液的盐雾环境下腐蚀168h的腐蚀面积比≤0.32%。
Description
技术领域
本发明涉及轴承钢技术领域,具体为一种含氮马氏体不锈轴承钢及其制备方法。
背景技术
近些年,随着轴承钢的发展,出现了高碳铬轴承钢、渗碳轴承钢、高温轴承钢和不锈轴承钢等,并且随着不锈轴承钢广泛应用在工程机械、航天航空、船舶、高速铁路等行业中,对不锈轴承钢的性能提出了更高的要求。特别是在船舶、海洋工程、核电等腐蚀能力较强的环境下,不仅对不锈轴承钢的强度、硬度有更高的要求,还对其耐腐蚀性、使用寿命有更高的要求。
目前,国内外常用的马氏体不锈轴承钢主要有以下几个问题:第一,碳含量普遍偏高,容易出现粗大的共晶碳化物,且在后期热处理过程中很难将粗大的碳化物细化,导致钢的强度和耐蚀性大幅度下降,无法满足在某些苛刻环境下的应用。第二:含氮的马氏体不锈轴承钢种类较少,且普遍含有昂贵金属镍,容易造成制造成本较高,经济效益不高。因此,在保证不锈轴承钢制造成本的前提下,研发出具有超高强度,优异延展性且耐腐蚀性能良好的马氏体不锈轴承钢材料迫在眉睫。
发明内容
为解决现有技术存在的问题,本发明的主要目的是提出一种含氮马氏体不锈轴承钢及其制备方法。
为解决上述技术问题,根据本发明的一个方面,本发明提供了如下技术方案:
一种含氮马氏体不锈轴承钢的制备方法,包括如下步骤:
S1、熔炼得到含氮马氏体不锈轴承钢铸锭;所述马氏体不锈轴承钢不含镍,且氮含量为0.5~0.65wt%;
S2、将铸锭加热到1080~1160℃,然后进行热轧得到板材;
S3、将板材加热到1000~1050℃,保温1.5h,然后空冷至750℃;
S4、板材进行温轧,温轧后板材的温度为490~510℃,温轧总下压率为90%;
S5、将温轧后的板材立即放入冷水中进行淬火处理;
S6、将淬火后的板材直接放入液氮环境下进行深冷处理;
S7、将经过深冷处理后的板材在充满氩气的环境下,在210~260℃回火4h,最后在空气中冷却。
作为本发明所述的一种含氮马氏体不锈轴承钢的制备方法的优选方案,其中:所述步骤S1中,采用加压真空感应+加压真空电渣重熔进行熔炼。
作为本发明所述的一种含氮马氏体不锈轴承钢的制备方法的优选方案,其中:所述步骤S2中,终轧温度为930~970℃,单道次热轧下压率为20%,进行3道次热轧,总下压率为60%。
作为本发明所述的一种含氮马氏体不锈轴承钢的制备方法的优选方案,其中:所述步骤S3中,加热的升温速率为10℃/min。
作为本发明所述的一种含氮马氏体不锈轴承钢的制备方法的优选方案,其中:所述步骤S4中,板材进行5道次温轧,在每道次温轧过程中温度降低40~60℃,最后一次温轧后板材的温度为490~510℃。
作为本发明所述的一种含氮马氏体不锈轴承钢的制备方法的优选方案,其中:所述步骤S6中,深冷处理时间为2h。
为解决上述技术问题,根据本发明的另一个方面,本发明提供了如下技术方案:
一种含氮马氏体不锈轴承钢,采用上述的含氮马氏体不锈轴承钢的制备方法制备得到。
作为本发明所述的一种含氮马氏体不锈轴承钢的优选方案,其中:所述含氮马氏体不锈轴承钢具有超细马氏体组织,其平均晶粒尺寸≤1.5μm。
作为本发明所述的一种含氮马氏体不锈轴承钢的优选方案,其中:所述含氮马氏体不锈轴承钢的屈服强度≥1860MPa,抗拉强度≥2210MPa,延伸率≥11.7%;所述含氮马氏体不锈轴承钢在3.5wt%的NaCl溶液的盐雾环境下腐蚀168h的腐蚀面积比≤0.32%。
作为本发明所述的一种含氮马氏体不锈轴承钢的优选方案,其中:所述含氮马氏体不锈轴承钢,按重量百分比计包括,C:0.15~0.3wt%;Cr:14~16wt%;Mo:1.5~2.5wt%;Si≤0.6wt%;N:0.5~0.65wt%;V:0.2~0.4wt%;Mn≤1.0wt%;Ti≤0.15wt%;P≤0.003wt%;S≤0.003wt%,余量为Fe和不可避免的杂质。
本发明的有益效果如下:
本发明提出一种含氮马氏体不锈轴承钢及其制备方法,通过加入一定量的氮来代替金属镍,大大降低了制造成本,同时设计合适的热处理工艺,不仅能显著提高不锈轴承钢的强度和延展性,还能提高不锈轴承钢的耐腐蚀能力,所述含氮马氏体不锈轴承钢具有超细马氏体组织,其平均晶粒尺寸≤1.5μm;所述含氮马氏体不锈轴承钢的屈服强度≥1860MPa,抗拉强度≥2210MPa,延伸率≥11.7%;所述含氮马氏体不锈轴承钢在3.5wt%的NaCl溶液的盐雾环境下腐蚀168h的腐蚀面积比≤0.32%。
具体实施方式
下面将结合实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明提出一种含氮马氏体不锈轴承钢及其制备方法,通过加入一定量的氮来代替金属镍,大大降低了制造成本,在热轧之后进行温轧,并经过淬火、深冷处理和低温回火等热处理工艺,能有效细化晶粒、加速碳化物析出,得到带有碳化物析出物的超细晶粒回火马氏体和少量残余奥氏体,从而获得力学性能优异、较好耐腐蚀性能超高强度高耐蚀性含氮马氏体不锈轴承钢。
根据本发明的一个方面,本发明提供了如下技术方案:
一种含氮马氏体不锈轴承钢的制备方法,包括如下步骤:
S1、熔炼得到含氮马氏体不锈轴承钢铸锭;所述马氏体不锈轴承钢不含镍,且氮含量为0.5~0.65wt%;
S2、将铸锭加热到1080~1160℃,然后进行热轧得到板材;
S3、将板材加热到1000~1050℃,保温1.5h,然后空冷至750℃;
S4、板材进行温轧,温轧后板材的温度为490~510℃,温轧总下压率为90%;使用温轧能有效细化亚稳态奥氏体晶粒;
S5、将温轧后的板材立即放入冷水中进行淬火处理;
S6、将淬火后的板材直接放入液氮环境下进行深冷处理;深冷处理后的显微组织由超细板条马氏体和少量残余奥氏体组成;
S7、将经过深冷处理后的板材在充满氩气的环境下,在210~260℃回火4h,最后在空气中冷却。低温回火是为了缓解马氏体板之间的残余应力并促进马氏体基体中的超细碳化物沉淀,从而提升马氏体强度。
优选的,所述步骤S1中,采用加压真空感应+加压真空电渣重熔进行熔炼。具体的,所述马氏体不锈轴承钢的氮含量可以为例如0.5wt%、0.51wt%、0.52wt%、0.53wt%、0.54wt%、0.55wt%、0.56wt%、0.57wt%、0.58wt%、0.59wt%、0.6wt%、0.61wt%、0.62wt%、0.63wt%、0.64wt%、0.65wt%中的任意一者或任意两者之间的范围。
优选的,所述步骤S2中,终轧温度为930~970℃,单道次热轧下压率为20%,进行3道次热轧,总下压率为60%。具体的,铸锭加热温度可以为例如1080℃、1090℃、1100℃、1110℃、1120℃、1130℃、1140℃、1150℃、1160℃中的任意一者或任意两者之间的范围;终轧温度可以为例如930℃、940℃、950℃、960℃、970℃中的任意一者或任意两者之间的范围。
优选的,所述步骤S3中,加热的升温速率为10℃/min;具体的,板材加热温度可以为例如1000℃、1010℃、1020℃、1030℃、1040℃、1050℃中的任意一者或任意两者之间的范围;
优选的,所述步骤S4中,板材进行5道次温轧,在每道次温轧过程中温度降低40~60℃,最后一次温轧后板材的温度为490~510℃;具体的,最后一次温轧后板材的温度可以为例如490℃、495℃、500℃、505℃、510℃中的任意一者或任意两者之间的范围。
优选的,所述步骤S6中,深冷处理时间为2h。
优选的,所述步骤S7中,回火温度可以为例如210℃、220℃、230℃、240℃、250℃、260℃中的任意一者或任意两者之间的范围。
根据本发明的另一个方面,本发明提供了如下技术方案:
一种含氮马氏体不锈轴承钢,采用上述的含氮马氏体不锈轴承钢的制备方法制备得到。
优选的,所述含氮马氏体不锈轴承钢具有超细马氏体组织,其平均晶粒尺寸≤1.5μm。
优选的,所述含氮马氏体不锈轴承钢的屈服强度≥1860MPa,抗拉强度≥2210MPa,延伸率≥11.7%;所述含氮马氏体不锈轴承钢在3.5wt%的NaCl溶液的盐雾环境下腐蚀168h的腐蚀面积比≤0.32%。
优选的,所述含氮马氏体不锈轴承钢,按重量百分比计包括,C:0.15~0.3wt%;Cr:14~16wt%;Mo:1.5~2.5wt%;Si≤0.6wt%;N:0.5~0.65wt%;V:0.2~0.4wt%;Mn≤1.0wt%;Ti≤0.15wt%;P≤0.003wt%;S≤0.003wt%,余量为Fe和不可避免的杂质。
本发明含氮马氏体不锈轴承钢各元素及用量选取依据如下:
C:C能够提高钢的淬透性,较高的碳含量会提高马氏体钢的强度和硬度,但是碳含量过多也会导致粗大碳化物的出现,使轴承钢的韧塑性和耐腐蚀性能降低。因此C的含量为0.15~0.3wt%。
Cr:随着Cr含量的增加,轴承钢的硬度和耐腐蚀性都能得到提高,但是随着Cr含量的增加,会导致铁素体的增多,铁素体会使轴承钢的韧塑性下降。一般在马氏体不锈轴承钢中Cr的含量不低于13wt%,所以Cr的含量为14~16wt%。
Mo:Mo通过细化晶粒来提高钢的淬透性和热强性,并且可以使Cr的钝化能力增强,提高不锈钢在有机酸和无机酸中环境中的耐腐蚀能力,但随着Mo含量的增大,对钢的强度和韧性会有不良影响。所以Mo的含量应控制在1.5~2.5wt%。
Si:Si能溶于铁素体中提高钢的硬度和强度,且能在钢的表面形成一层致密的氧化膜,提高钢的耐蚀性。但是大量的Si会降低钢的韧塑性,所以Si的含量应控制在0.6wt%以内。
N:N元素的加入会抑制大尺寸碳化物和σ相的析出,同时促使碳化物细化至较窄的尺寸范围内。并且N的固溶强化作用和纳米级碳氮化合物的沉淀强化也会使含氮马氏体不锈轴承钢强度和硬度提升。当N含量过高会加大制造难度甚至造成更多资源的浪费,所以N的含量应控制在0.5~0.65wt%之间。
V:V能细化共晶碳化物、铁素体,还能改善其在马氏体之间的形态分布,有效提高了钢的强度和塑形。在回火处理后钢的强度会大幅度提升,并且V与N有更强的亲和力,更有效促进其碳化物的析出。过量V会使钢的韧性降低,所以V的含量为0.2~0.4wt%。
Mn:Mn能够提高钢的强度,同时也能削弱杂质S的不良影响,并且能提高N在轴承钢中的溶解度,增加N的含量。但随着Mn含量的增加,钢的热导率会急剧下降,且钢的过热敏感性和回火脆性也会增加,因此Mn的含量≤1.0wt%即可。
Ti:加Ti有助于提升钢的强度和耐腐蚀性,随着Ti含量增加,共晶碳化物的硬度也会增加,并且在不锈轴承钢中,钛还能消除或减轻钢的强度及韧性,从而提升钢的耐腐蚀性。但Ti含量的增加,会使其表面产生一层高熔点的氧化膜,从而阻碍了钢的进一步融化,所以Ti的含量为≤0.15wt%。
以下结合具体实施例对本发明技术方案进行进一步说明。
实施例1
一种含氮马氏体不锈轴承钢的制备方法,包括如下步骤:
S1、采用加压真空感应+加压真空电渣重熔进行熔炼,得到含氮马氏体不锈轴承钢铸锭;含氮马氏体不锈轴承钢,按重量百分比计包括,C:0.22wt%;Cr:14.70wt%;Mo:2.3wt%;Si:0.41wt%;N:0.58wt%;V:0.2wt%;Mn:0.74wt%;Ti:0.11wt%;P:0.0014wt%;S:0.0017wt%,余量为Fe和不可避免的杂质;
S2、将铸锭加热到1090℃,然后进行热轧得到板材;终轧温度为950℃,单道次热轧下压率为20%,进行3道次热轧,总下压率为60%;
S3、将板材加热到1010℃,保温1.5h,然后空冷至750℃;加热的升温速率为10℃/min;
S4、板材进行5道次温轧,每道次轧制后的温度分别为697℃、651℃、603℃、558℃、507℃,温轧总下压率为90%;
S5、将温轧后的板材立即放入冷水中进行淬火处理;
S6、将淬火后的板材直接放入液氮环境下进行深冷处理,深冷处理时间为2h;
S7、将经过深冷处理后的板材在充满氩气的环境下,在210℃回火4h,最后在空气中冷却。
本实施例制备的含氮马氏体不锈轴承钢具有超细马氏体组织,其平均晶粒尺寸为1.36μm;所述含氮马氏体不锈轴承钢的屈服强度为1860MPa,抗拉强度为2219MPa,延伸率为12.3%;所述含氮马氏体不锈轴承钢在3.5wt%的NaCl溶液的盐雾环境下腐蚀168h的腐蚀面积比为0.30%。
实施例2
一种含氮马氏体不锈轴承钢的制备方法,包括如下步骤:
S1、采用加压真空感应+加压真空电渣重熔进行熔炼,得到含氮马氏体不锈轴承钢铸锭;含氮马氏体不锈轴承钢,按重量百分比计包括,C:0.29wt%;Cr:15.2wt%;Mo:1.7wt%;Si:0.52wt%;N:0.51wt%;V:0.32wt%;Mn:0.59wt%;Ti:0.09wt%;P:0.0022wt%;S:0.0015wt%,余量为Fe和不可避免的杂质;
S2、将铸锭加热到1100℃,然后进行热轧得到板材;终轧温度为960℃,单道次热轧下压率为20%,进行3道次热轧,总下压率为60%;
S3、将板材加热到1030℃,保温1.5h,然后空冷至750℃;加热的升温速率为10℃/min;
S4、板材进行5道次温轧,每道次轧制后的温度分别为695℃、648℃、596℃、551℃、503℃,温轧总下压率为90%;
S5、将温轧后的板材立即放入冷水中进行淬火处理;
S6、将淬火后的板材直接放入液氮环境下进行深冷处理,深冷处理时间为2h;
S7、将经过深冷处理后的板材在充满氩气的环境下,在220℃回火4h,最后在空气中冷却。
本实施例制备的含氮马氏体不锈轴承钢具有超细马氏体组织,其平均晶粒尺寸为1.15μm;所述含氮马氏体不锈轴承钢的屈服强度为1871MPa,抗拉强度为2227MPa,延伸率为12.6%;所述含氮马氏体不锈轴承钢在3.5wt%的NaCl溶液的盐雾环境下腐蚀168h的腐蚀面积比为0.32%。
实施例3
一种含氮马氏体不锈轴承钢的制备方法,包括如下步骤:
S1、采用加压真空感应+加压真空电渣重熔进行熔炼,得到含氮马氏体不锈轴承钢铸锭;含氮马氏体不锈轴承钢,按重量百分比计包括,C:0.17wt%;Cr:14.2wt%;Mo:2.0wt%;Si:0.48wt%;N:0.63wt%;V:0.27wt%;Mn:0.69wt%;Ti:0.12wt%;P:0.0018wt%;S:0.0017wt%,余量为Fe和不可避免的杂质;
S2、将铸锭加热到1150℃,然后进行热轧得到板材;终轧温度为970℃,单道次热轧下压率为20%,进行3道次热轧,总下压率为60%;
S3、将板材加热到1020℃,保温1.5h,然后空冷至750℃;加热的升温速率为10℃/min;
S4、板材进行5道次温轧,每道次轧制后的温度分别为701℃、654℃、600℃、552℃、498℃;温轧总下压率为90%;
S5、将温轧后的板材立即放入冷水中进行淬火处理;
S6、将淬火后的板材直接放入液氮环境下进行深冷处理,深冷处理时间为2h;
S7、将经过深冷处理后的板材在充满氩气的环境下,在230℃回火4h,最后在空气中冷却。
本实施例制备的含氮马氏体不锈轴承钢具有超细马氏体组织,其平均晶粒尺寸为1.29μm;所述含氮马氏体不锈轴承钢的屈服强度为1916MPa,抗拉强度为2273MPa,延伸率为12.4%;所述含氮马氏体不锈轴承钢在3.5wt%的NaCl溶液的盐雾环境下腐蚀168h的腐蚀面积比为0.23%。
实施例4
一种含氮马氏体不锈轴承钢的制备方法,包括如下步骤:
S1、采用加压真空感应+加压真空电渣重熔进行熔炼,得到含氮马氏体不锈轴承钢铸锭;含氮马氏体不锈轴承钢,按重量百分比计包括,C:0.21wt%;Cr:14.8wt%;Mo:1.9wt%;Si:0.49wt%;N:0.64wt%;V:0.25wt%;Mn:0.87wt%;Ti:0.08wt%;P:0.0018wt%;S:0.0026wt%,余量为Fe和不可避免的杂质;
S2、将铸锭加热到1120℃,然后进行热轧得到板材;终轧温度为955℃,单道次热轧下压率为20%,进行3道次热轧,总下压率为60%;
S3、将板材加热到1000℃,保温1.5h,然后空冷至750℃;加热的升温速率为10℃/min;
S4、板材进行5道次温轧,每道次轧制后的温度分别为696℃、647℃、601℃、547℃、503℃;温轧总下压率为90%;
S5、将温轧后的板材立即放入冷水中进行淬火处理;
S6、将淬火后的板材直接放入液氮环境下进行深冷处理,深冷处理时间为2h;
S7、将经过深冷处理后的板材在充满氩气的环境下,在240℃回火4h,最后在空气中冷却。
本实施例制备的含氮马氏体不锈轴承钢具有超细马氏体组织,其平均晶粒尺寸为1.34μm;所述含氮马氏体不锈轴承钢的屈服强度为1882MPa,抗拉强度为2236MPa,延伸率为12%;所述含氮马氏体不锈轴承钢在3.5wt%的NaCl溶液的盐雾环境下腐蚀168h的腐蚀面积比为0.29%。
实施例5
一种含氮马氏体不锈轴承钢的制备方法,包括如下步骤:
S1、采用加压真空感应+加压真空电渣重熔进行熔炼,得到含氮马氏体不锈轴承钢铸锭;含氮马氏体不锈轴承钢,按重量百分比计包括,C:0.25wt%;Cr:15.7wt%;Mo:2.44wt%;Si:0.45wt%;N:0.54wt%;V:0.39wt%;Mn:0.43wt%;Ti:0.14wt%;P:0.0023wt%;S:0.002wt%,余量为Fe和不可避免的杂质;
S2、将铸锭加热到1140℃,然后进行热轧得到板材;终轧温度为960℃,单道次热轧下压率为20%,进行3道次热轧,总下压率为60%;
S3、将板材加热到1010℃,保温1.5h,然后空冷至750℃;加热的升温速率为10℃/min;
S4、板材进行5道次温轧,每道次轧制后的温度分别为697℃、650℃、597℃、552℃、505℃,温轧总下压率为90%;
S5、将温轧后的板材立即放入冷水中进行淬火处理;
S6、将淬火后的板材直接放入液氮环境下进行深冷处理,深冷处理时间为2h;
S7、将经过深冷处理后的板材在充满氩气的环境下,在250℃回火4h,最后在空气中冷却。
本实施例制备的含氮马氏体不锈轴承钢具有超细马氏体组织,其平均晶粒尺寸为1.37μm;所述含氮马氏体不锈轴承钢的屈服强度为1878MPa,抗拉强度为2230MPa,延伸率为12.2%;所述含氮马氏体不锈轴承钢在3.5wt%的NaCl溶液的盐雾环境下腐蚀168h的腐蚀面积比为0.31%。
实施例6
一种含氮马氏体不锈轴承钢的制备方法,包括如下步骤:
S1、采用加压真空感应+加压真空电渣重熔进行熔炼,得到含氮马氏体不锈轴承钢铸锭;含氮马氏体不锈轴承钢,按重量百分比计包括,C:0.19wt%;Cr:15.3wt%;Mo:2.3wt%;Si:0.39wt%;N:0.57wt%;V:0.29wt%;Mn:0.83wt%;Ti:0.07wt%;P:0.0015wt%;S:0.0027wt%,余量为Fe和不可避免的杂质;
S2、将铸锭加热到1090℃,然后进行热轧得到板材;终轧温度为940℃,单道次热轧下压率为20%,进行3道次热轧,总下压率为60%;
S3、将板材加热到1015℃,保温1.5h,然后空冷至750℃;加热的升温速率为10℃/min;
S4、板材进行5道次温轧,每道次轧制后的温度分别为710℃、653℃、606℃、554℃、501℃;温轧总下压率为90%;
S5、将温轧后的板材立即放入冷水中进行淬火处理;
S6、将淬火后的板材直接放入液氮环境下进行深冷处理,深冷处理时间为2h;
S7、将经过深冷处理后的板材在充满氩气的环境下,在260℃回火4h,最后在空气中冷却。
本实施例制备的含氮马氏体不锈轴承钢具有超细马氏体组织,其平均晶粒尺寸为1.5μm;所述含氮马氏体不锈轴承钢的屈服强度为1869MPa,抗拉强度为2210MPa,延伸率为11.7%;所述含氮马氏体不锈轴承钢在3.5wt%的NaCl溶液的盐雾环境下腐蚀168h的腐蚀面积比为0.32%。
通过加入一定量的氮来代替金属镍,大大降低了制造成本,同时设计合适的热处理工艺,不仅能显著提高不锈轴承钢的强度和延展性,还能提高不锈轴承钢的耐腐蚀能力,所述含氮马氏体不锈轴承钢具有超细马氏体组织,其平均晶粒尺寸≤1.5μm;所述含氮马氏体不锈轴承钢的屈服强度≥1860MPa,抗拉强度≥2210MPa,延伸率≥11.7%;所述含氮马氏体不锈轴承钢在3.5wt%的NaCl溶液的盐雾环境下腐蚀168h的腐蚀面积比≤0.32%。
以上所述仅为本发明的优选实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是在本发明的发明构思下,利用本发明说明书内容所作的等效结构变换,或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种含氮马氏体不锈轴承钢的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1、熔炼得到含氮马氏体不锈轴承钢铸锭;所述马氏体不锈轴承钢不含镍,且氮含量为0.5~0.65wt%;
S2、将铸锭加热到1080~1160℃,然后进行热轧得到板材;
S3、将板材加热到1000~1050℃,保温1.5h,然后空冷至750℃;
S4、板材进行温轧,温轧后板材的温度为490~510℃,温轧总下压率为90%;
S5、将温轧后的板材立即放入冷水中进行淬火处理;
S6、将淬火后的板材直接放入液氮环境下进行深冷处理;
S7、将经过深冷处理后的板材在充满氩气的环境下,在210~260℃回火4h,最后在空气中冷却。
2.根据权利要求1所述的含氮马氏体不锈轴承钢的制备方法,其特征在于,所述步骤S1中,采用加压真空感应+加压真空电渣重熔进行熔炼。
3.根据权利要求1所述的含氮马氏体不锈轴承钢的制备方法,其特征在于,所述步骤S2中,终轧温度为930~970℃,单道次热轧下压率为20%,进行3道次热轧,总下压率为60%。
4.根据权利要求1所述的含氮马氏体不锈轴承钢的制备方法,其特征在于,所述步骤S3中,加热的升温速率为10℃/min。
5.根据权利要求1所述的含氮马氏体不锈轴承钢的制备方法,其特征在于,所述步骤S4中,板材进行5道次温轧,在每道次温轧过程中温度降低40~60℃,最后一次温轧后板材的温度为490~510℃。
6.根据权利要求1所述的含氮马氏体不锈轴承钢的制备方法,其特征在于,所述步骤S6中,深冷处理时间为2h。
7.一种含氮马氏体不锈轴承钢,其特征在于,采用权利要求1-6任一项所述的含氮马氏体不锈轴承钢的制备方法制备得到。
8.根据权利要求7所述的含氮马氏体不锈轴承钢,其特征在于,所述含氮马氏体不锈轴承钢具有超细马氏体组织,其平均晶粒尺寸≤1.5μm。
9.根据权利要求7所述的含氮马氏体不锈轴承钢,其特征在于,所述含氮马氏体不锈轴承钢的屈服强度≥1860MPa,抗拉强度≥2210MPa,延伸率≥11.7%;所述含氮马氏体不锈轴承钢在3.5wt%的NaCl溶液的盐雾环境下腐蚀168h的腐蚀面积比≤0.32%。
10.根据权利要求7所述的含氮马氏体不锈轴承钢,其特征在于,所述含氮马氏体不锈轴承钢,按重量百分比计包括,C:0.15~0.3wt%;Cr:14~16wt%;Mo:1.5~2.5wt%;Si≤0.6wt%;N:0.5~0.65wt%;V:0.2~0.4wt%;Mn≤1.0wt%;Ti≤0.15wt%;P≤0.003wt%;S≤0.003wt%,余量为Fe和不可避免的杂质。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410691444.8A CN118256697B (zh) | 2024-05-30 | 2024-05-30 | 一种含氮马氏体不锈轴承钢及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410691444.8A CN118256697B (zh) | 2024-05-30 | 2024-05-30 | 一种含氮马氏体不锈轴承钢及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN118256697A true CN118256697A (zh) | 2024-06-28 |
| CN118256697B CN118256697B (zh) | 2024-08-16 |
Family
ID=91602846
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202410691444.8A Active CN118256697B (zh) | 2024-05-30 | 2024-05-30 | 一种含氮马氏体不锈轴承钢及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN118256697B (zh) |
Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001010591A1 (en) * | 1999-08-06 | 2001-02-15 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Martensite stainless steel welded steel pipe |
| JP2013139610A (ja) * | 2012-01-05 | 2013-07-18 | Jfe Steel Corp | 引張強さ780MPa以上の高張力厚鋼板およびその製造方法 |
| CN105463298A (zh) * | 2015-12-01 | 2016-04-06 | 东北大学 | 一种加压感应冶炼低铝高氮马氏体不锈钢的方法 |
| CN106636895A (zh) * | 2016-11-30 | 2017-05-10 | 重庆材料研究院有限公司 | 特种轴承钢及其制造方法 |
| WO2018022261A1 (en) * | 2016-07-26 | 2018-02-01 | The Boeing Company | Ultra-high strength maraging stainless steel with salt-water corrosion resistance |
| CN108277432A (zh) * | 2018-03-01 | 2018-07-13 | 武汉科技大学 | 一种刃具用含氮马氏体不锈钢及其制造方法 |
| CN112708732A (zh) * | 2020-12-10 | 2021-04-27 | 钢铁研究总院 | 一种高氮不锈轴承钢的高频感应局部回火热处理方法 |
| CN113528941A (zh) * | 2021-06-16 | 2021-10-22 | 中国兵器科学研究院宁波分院 | 一种含氮马氏体不锈轴承钢及其制备方法 |
| CN114717486A (zh) * | 2021-08-25 | 2022-07-08 | 哈尔滨工程大学 | 一种超高强高性能马氏体时效不锈钢及其温轧制备方法 |
| CN115595420A (zh) * | 2022-12-13 | 2023-01-13 | 太原科技大学(Cn) | 一种高强韧含铜不锈钢及其生产工艺 |
| CA3229396A1 (en) * | 2021-08-31 | 2023-03-09 | Arcelormittal | Hot rolled and steel sheet and a method of manufacturing thereof |
| CN117363993A (zh) * | 2023-10-24 | 2024-01-09 | 沈阳盛世五寰科技有限公司 | 一种高强高韧马氏体沉淀硬化不锈钢及其制备方法 |
| CN117965855A (zh) * | 2023-12-13 | 2024-05-03 | 钢铁研究总院有限公司 | 一种用于高氮不锈钢的表面处理方法 |
-
2024
- 2024-05-30 CN CN202410691444.8A patent/CN118256697B/zh active Active
Patent Citations (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001010591A1 (en) * | 1999-08-06 | 2001-02-15 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Martensite stainless steel welded steel pipe |
| JP2013139610A (ja) * | 2012-01-05 | 2013-07-18 | Jfe Steel Corp | 引張強さ780MPa以上の高張力厚鋼板およびその製造方法 |
| CN105463298A (zh) * | 2015-12-01 | 2016-04-06 | 东北大学 | 一种加压感应冶炼低铝高氮马氏体不锈钢的方法 |
| WO2018022261A1 (en) * | 2016-07-26 | 2018-02-01 | The Boeing Company | Ultra-high strength maraging stainless steel with salt-water corrosion resistance |
| CN107653421A (zh) * | 2016-07-26 | 2018-02-02 | 中国科学院金属研究所 | 一种耐海水腐蚀的超高强度马氏体时效不锈钢 |
| CN106636895A (zh) * | 2016-11-30 | 2017-05-10 | 重庆材料研究院有限公司 | 特种轴承钢及其制造方法 |
| CN108277432A (zh) * | 2018-03-01 | 2018-07-13 | 武汉科技大学 | 一种刃具用含氮马氏体不锈钢及其制造方法 |
| CN112708732A (zh) * | 2020-12-10 | 2021-04-27 | 钢铁研究总院 | 一种高氮不锈轴承钢的高频感应局部回火热处理方法 |
| CN113528941A (zh) * | 2021-06-16 | 2021-10-22 | 中国兵器科学研究院宁波分院 | 一种含氮马氏体不锈轴承钢及其制备方法 |
| CN114717486A (zh) * | 2021-08-25 | 2022-07-08 | 哈尔滨工程大学 | 一种超高强高性能马氏体时效不锈钢及其温轧制备方法 |
| CA3229396A1 (en) * | 2021-08-31 | 2023-03-09 | Arcelormittal | Hot rolled and steel sheet and a method of manufacturing thereof |
| CN115595420A (zh) * | 2022-12-13 | 2023-01-13 | 太原科技大学(Cn) | 一种高强韧含铜不锈钢及其生产工艺 |
| CN117363993A (zh) * | 2023-10-24 | 2024-01-09 | 沈阳盛世五寰科技有限公司 | 一种高强高韧马氏体沉淀硬化不锈钢及其制备方法 |
| CN117965855A (zh) * | 2023-12-13 | 2024-05-03 | 钢铁研究总院有限公司 | 一种用于高氮不锈钢的表面处理方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| DHAMI HARISH SINGH: "Microstructure and Mechanical Properties of Heat-Treated High-Nitrogen Martensitic Stainless Steel", 《METALLOGRAPHY》, vol. 13, no. 1, 14 February 2024 (2024-02-14), pages 96 - 105 * |
| 李筱: "冷轧压下率对含氮马氏体不锈钢420U6组织和性能的影响", 《特殊钢》, vol. 40, no. 5, 25 September 2019 (2019-09-25), pages 60 - 63 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN118256697B (zh) | 2024-08-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP4414473A1 (en) | High-strength steel with good weather resistance and manufacturing method therefor | |
| CN102666897B (zh) | 加工性优异的高韧性耐磨钢 | |
| CN108251759B (zh) | 逆变奥氏体韧化的马氏体不锈钢及其制造方法 | |
| CN107974642A (zh) | 一种刀具用沉淀硬化不锈钢及其制造方法 | |
| CN109457081B (zh) | 一种稀土微合金化轴承钢及其制备方法 | |
| CN111809115B (zh) | 耐冲击腐蚀磨损性能优异的特厚塑料模具钢及其制备方法 | |
| CN102016083A (zh) | 低成本、超高强度、高韧性钢 | |
| CN108456827A (zh) | 一种改进型加钒铬钼钢板及其生产方法 | |
| CN114622133B (zh) | 一种超超临界汽轮机转子锻件用耐热钢及其制备方法 | |
| CN111254264A (zh) | 一种沉淀硬化耐微生物腐蚀马氏体不锈钢及其制备方法 | |
| CN111850399B (zh) | 具有良好耐磨性耐蚀塑料模具钢及其制备方法 | |
| CN106191705A (zh) | 一种Mo,Al复合渗氮高强度不锈轴承钢及制备方法 | |
| CN118345316B (zh) | 一种耐磨钢板及其制备方法 | |
| WO2024193566A1 (zh) | 一种耐应力腐蚀的高强韧中碳钢及其制造方法 | |
| CN108411211A (zh) | 一种高强度高韧性铸钢材及其制备工艺 | |
| CN112048668A (zh) | 一种高硬度盾构刀具用钢及其制造方法 | |
| CN114086072A (zh) | 无硼中低镍高强度高淬透性海工钢厚板及其制备方法 | |
| CN118256697B (zh) | 一种含氮马氏体不锈轴承钢及其制备方法 | |
| JP3328967B2 (ja) | 靭性および耐応力腐食割れ性に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼継目無鋼管の製造法 | |
| CN116695028B (zh) | 一种高强韧高耐蚀性核电奥氏体不锈钢及其制造方法 | |
| EP3889302A1 (en) | Chromium-molybdenum steel plate having excellent creep strength and method for manufacturing same | |
| CN117182063A (zh) | 一种适用激光粉末床熔融成型的2100MPa级超高强韧不锈钢 | |
| JP7734653B2 (ja) | クリープ強度及び高温延性に優れたクロム鋼板及びその製造方法 | |
| CN116695026A (zh) | 一种超高强度合金钢及其制备方法 | |
| JPH07110970B2 (ja) | 耐応力腐食割れ性の優れた針状フェライトステンレス鋼の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |