一种高氮奥氏体不锈钢强韧化热处理方法

　　[0001]本发明涉及热处理或高氮钢技术领域，具体的说涉及一种高氮奥氏体不锈钢强韧化热处理方法，采用该方法能够改善或提高高氮奥氏体不锈钢或其它合金材料的性能。

　　[0003]其中的高氮奥氏体不锈钢，热处理主要采用固溶处理，能够提高强韧性。如果采用时效处理，胞状反应后，产生了不连续析出的片层状混合物，对屈服强度和抗拉强度影响不大，但是却大幅度降低塑性和韧性，实质上是损害了这一材料的力学性能。如果因为该材料铸锭零件较大的尺寸因素，在热加工过程中可能发生胞状析出，就可能不满足性能要求或高品质要求。

　　[0005]本发明的目的是提供一种高氮奥氏体不锈钢强韧化热处理方法，采用该方法能够改变高氮奥氏体不锈钢胞状析出对性能的有害影响，提供一种精细甚至纳米化氮化物复合高氮不锈钢材料，本发明要解决的问题是高氮奥氏体不锈钢胞状析出物中片状氮化物形态的改变，以及如何获得内生复合精细有序氮化物的高氮不锈钢。

　　[0007]本发明的目的是这样实现的：该热处理方法是对高氮奥氏体不锈钢中的胞状反应(或称不连续析出）混合物的层片状金属氮化物进行球化热处理，获得粒状氮化物；该方法包括以下步骤：1、固溶处理，对高氮奥氏体不锈钢固溶处理，根据高氮奥氏体不锈钢的成分制定固溶处理温度、时间、冷却方式，温度是最重要的工艺参数，控制温度选择在10001250，不过烧不过热并尽可能的高温区域，保温224小时，根据工艺目标制定缓冷、正火或淬火处理的冷却方式，组织中的氮化物或其它化合物能够溶解的，分解并使合金元素扩散到奥氏体中，使固溶处理的高氮奥氏体不锈钢的最终相组成尽可能是过饱和的奥氏体；2、时效处理，对固溶处理的高氮奥氏体不锈钢，在700950C区间根据成分选择时效温度，以及选择124小时保温时间，实现胞状反应获得不连续析出片层状结构；3、球化热处理，固溶和时效处理后，将高氮奥氏体不锈钢加热到10001250C，进行116小时保温，层片状氮化物溶解和球化，获得球化氮化物，分布在奥氏体的基体中。

　　[0009]所述球化热处理也适用于对高氮不锈钢晶界存在的网状氮化物、对各种形变加工高氮不锈钢破碎的或时效析出的氮化物进行溶断甚至球化的热处理，达到增韧目的。

　　[0011]所述热处理方法的每个加热与保温步骤或者热处理阶段，可以选择真空或保护气氛，实现少、无氧化或脱氮。

　　[0013]所述的球化热处理，包括：或者是以使因为发生胞状析出导致性能变差的材料得以性能改善为目的，对片层状混合物发生形态变化进行的热处理，或者有意于提高材料的部分力学性能或综合性能，获得球状或粒状化合物进行的热处理。

　　[0015]本发明具有以下优点和积极效果：1、本发明方法适用于处理胞状反应获得奥氏体加氮化物的不连续析出片层状混合物，也适用于其它片层状结构的混合析出物，因此，适用材料包含高氮奥氏体不锈钢、高氮双相不锈钢、高氮铁素体不锈钢等氮含量高的不锈钢，不局限于定义的奥氏体钢氮含量超过〇.4%和铁素体氮含量超过0.08%，延伸和包括氮含量较高的其它高氮合金钢材料。

　　[0017]3、本发明方法既可以实现改变因为胞状反应带来的高氮奥氏体不锈钢材料性能脆化，使其增韧甚至增强，也可以根据时效析出动力学和重溶动力学，改造高氮奥氏体不锈钢获得包含纳米级氮化物粒子的纳米复合材料。

　　[0019]5、本发明的热处理方法，也适用于其它种类有胞状反应的合金材料。

　　[0022]图3是本发明时效处理步骤中随炉缓冷并等温时效析出的片状氮化物的透射电镜照片图。

　　【具体实施方式】

　　[0025]1、试验用高氮奥氏体不锈钢和热处理工艺选择为热乳加工后的高氮奥氏体不锈钢，成分为0Cr21Mnl7MoNbN0.93,见表1。「00261衷1.试3合用钢的化学成分（wt%)

　　[0027]2、主要热处理工艺参数和组织检查2.1、试验前的原始状态为热乳态。

　　[0029]2.3、时效处理，在固溶处理(温度1140C和保温8小时）后，随炉缓冷至750C，试样表层1-2毫米内，胞状反应后获得片层状混合物，组织如附图2(随炉缓冷并等温时效析出的片状氮化物的光学金相照片）和附图3(随炉缓冷并等温时效析出的片状氮化物的透射