提高17-4PH锻件力学性能的热处理工艺的制作方法

提高17-4ph锻件力学性能的热处理工艺
技术领域
1.本发明属于17-4ph不锈钢材料生产技术领域，特别涉及一种对17-4ph锻件热处理后力学性能明显提高的提高17-4ph锻件力学性能的热处理工艺，通过高温时效+低温时效相结合，促进组织稳定性，能够保留少量残余奥氏体提高塑性和冲击功，而且还可以避免组织转变应力和热应力过大导致产品开裂的风险。


背景技术：

2.17-4ph不锈钢材料运用领域较为广泛，主要用于制造油田阀零件、化工设备、飞机配件、紧固件、泵轴、核反应堆等领域，该材料质量百分比cr含量在15.0％～17.5％之间，cu含量在3.0％～5.0％之间，ni含量在3.0％～5.0％之间，nb含量在0.15％～0.45％之间，由于17-4ph材料合金成分较高，对热处理后力学性能影响较大，尤其是韧性，若按照常规生产工艺：固溶+时效生产，很难有效提高锻件热处理后力学性能，影响生产进度，因此，急需一种提高17-4ph锻件力学性能的热处理工艺。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足而提供一种提高17-4ph锻件力学性能的热处理工艺，可以解决17-4ph锻件热处理后冲击功偏低的状况，提高产品质量。
4.为达上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
5.一种提高17-4ph锻件力学性能的热处理工艺，热处理时工艺是按照如下步骤进行的：
6.步骤1)、高温固溶处理：加热炉炉温≤400℃，按≤50℃/h～100℃/h的升温速度升温至550℃～700℃，保温3h～8h，保温结束后以全功率升温至1020℃～1060℃，保温5h～20h，保温结束后出炉冷却：出炉空冷时间≤80s，将锻件放入水槽中冷却，冷却时间10min～100min，开始水温控制在15℃～20℃，水冷时锻件表面温度始终控制在mf点附近温度，保持在35℃～70℃范围，水冷结束后将锻件放置在室温下进行空冷4h～15h，执行完步骤1)后将锻件装入加热炉中进行高温时效；
7.步骤2)、高温时效：加热炉温≤300℃，按≤50℃/h～100℃/h的升温速度升温至550℃～680℃，保温3h～8h，保温结束后随炉冷至≤400℃出炉空冷，空冷至锻件表面温度到室温，执行完步骤2)后将锻件装入加热炉中进行低温时效；
8.步骤3)、低温时效：加热炉温≤300℃，按≤50℃/h～100℃/h的升温速度升温至500℃～600℃，保温3h～8h，保温结束后随炉冷至≤400℃出炉空冷，空冷至锻件表面温度到室温。
9.本发明工艺与现有技术相比，具有下述优点：
10.按本发明一种提高17-4ph锻件力学性能的热处理工艺，本发明的工艺与现有技术相比，具有下述优点：
11.1、首次采用阶段式冷却方法，先加快固溶冷却强化，避免ε-相析出，再将17-4ph锻
件件温维持在mf点附近温度，保持在35℃～70℃范围，促进组织转变并保留一定含量的残余奥氏体，提高17-4ph产品的塑韧性；
12.2、强化冷却之后，放置在室温下进行静置6h～24h，进一步促进少量残余奥氏体向马氏体转变，避免残余奥氏体含量偏高影响强度；
13.3、高温时效+低温时效相结合，促进组织稳定性；
14.4、能够保留少量残余奥氏体提高塑性和冲击功，而且还可以避免组织转变应力和热应力过大导致产品开裂的风险。按本发明热处理工艺生产的17-4ph锻件，热处理后力学性能明显提高，满足了市场需求。
具体实施方式
15.本发明公开了一种提高17-4ph锻件力学性能的热处理工艺，其具体工艺如下：
16.步骤1)、高温固溶处理：加热炉炉温≤400℃，按≤50℃/h～100℃/h的升温速度升温至550℃～700℃，保温3h～8h，保温结束后以全功率升温至1020℃～1060℃，保温5h～20h，保温结束后出炉冷却：出炉空冷时间≤80s，将锻件放入水槽中冷却，冷却时间10min～100min(开始水温控制在15℃～20℃)，水冷时锻件表面温度始终控制在mf点附近温度，保持在35℃～70℃范围，水冷结束后将锻件放置在室温下进行空冷4h～15h；
17.步骤2)、待步骤1)空冷结束后，将锻件装入加热炉，执行高温时效：加热炉温≤300℃，按≤50℃/h～100℃/h的升温速度升温至550℃～680℃，保温3h～20h，保温结束后随炉冷至≤400℃出炉空冷，空冷至锻件表面温度到室温；
18.步骤3)、待步骤2)空冷结束后，将锻件装入加热炉，执行低温时效：加热炉温≤300℃，按≤50℃/h～100℃/h的升温速度升温至500℃～600℃，保温3h～20h，保温结束后随炉冷至≤400℃出炉空冷，空冷至锻件表面温度到室温。
19.实施例1：一种提高17-4ph锻件力学性能的热处理工艺，
20.钢种：17-4ph；
21.化学成分：c＝0.04％，si＝0.31％，mn＝0.74％，cr＝16.0％，ni＝4.75％，
22.s＝0.004％，p＝0.025％，cu＝3.08％，nb＝0.23％；
23.规格：φ156；
24.具体热处理工艺如下：
25.步骤1)、高温固溶处理：加热炉炉温352℃，按80℃/h的升温速度升温至650℃，保温3h，保温结束后以全功率升温至1040℃，保温6h，保温结束后出炉冷却：出炉空冷时间56s，将锻件放入水槽中冷却，冷却时间30min(开始水温控制在19℃)，水冷时锻件表面温度始终控制在mf点附近温度，保持在60℃范围，水冷结束后将锻件放置在室温下进行空冷7h；
26.步骤2)、待步骤1)空冷结束后，将锻件装入加热炉，执行高温时效：加热炉温213℃，按60℃/h的升温速度升温至560℃，保温6h，保温结束后随炉冷至381℃出炉空冷，空冷至锻件表面温度到室温；
27.步骤3)、待步骤2)空冷结束后，将锻件装入加热炉，执行低温时效：加热炉温158℃，按60℃/h的升温速度升温至530℃，保温6h，保温结束后随炉冷至357℃出炉空冷，空冷至锻件表面温度到室温。
28.按照上述热处理工艺生产后，检测结果如表1所示：
29.表1检测结果
[0030][0031]
通过本发明一种提高17-4ph锻件力学性能的热处理工艺生产后，力学性能结果满足要求。
[0032]
实施例2：一种提高17-4ph锻件力学性能的热处理工艺，
[0033]
钢种：17-4ph
[0034]
化学成分：c＝0.04％，si＝0.33％，mn＝0.75％，cr＝15.9％，ni＝4.75％，
[0035]
s＝0.004％，p＝0.025％，cu＝3.10％，nb＝0.24％
[0036]
规格：φ112
[0037]
具体热处理工艺如下：
[0038]
步骤1)、高温固溶处理：加热炉炉温358℃，按80℃/h的升温速度升温至650℃，保温3h，保温结束后以全功率升温至1040℃，保温5h，保温结束后出炉冷却：出炉空冷时间56s，将锻件放入水槽中冷却，冷却时间20min(开始水温控制在20℃)，水冷时锻件表面温度始终控制在mf点附近温度，保持在55℃范围，水冷结束后将锻件放置在室温下进行空冷6h；
[0039]
步骤2)、待步骤1)空冷结束后，将锻件装入加热炉，执行高温时效：加热炉温228℃，按60℃/h的升温速度升温至560℃，保温5h，保温结束后随炉冷至393℃出炉空冷，空冷至锻件表面温度到室温；
[0040]
步骤3)、待步骤2)空冷结束后，将锻件装入加热炉，执行低温时效：加热炉温271℃，按60℃/h的升温速度升温至530℃，保温5h，保温结束后随炉冷至375℃出炉空冷，空冷至锻件表面温度到室温。
[0041]
按照上述热处理工艺生产后，检测结果如表2所示：
[0042]
表2检测结果
[0043][0044]
通过本发明一种提高17-4ph锻件力学性能的热处理工艺生产后，力学性能结果满足要求。

技术特征：
1.一种提高17-4ph锻件力学性能的热处理工艺，其特征在于：热处理时工艺是按照如下步骤进行的：步骤1）、高温固溶处理：加热炉炉温≤400℃，按≤50℃/h~100℃/h的升温速度升温至550℃~700℃，保温3h~8h，保温结束后以全功率升温至1020℃~1060℃，保温5h~20h，保温结束后出炉冷却：出炉空冷时间≤80s，将锻件放入水槽中冷却，冷却时间10min~100min，开始水温控制在15℃~20℃，水冷时锻件表面温度始终控制在mf点附近温度，保持在35℃~70℃范围，水冷结束后将锻件放置在室温下进行空冷4h~15h，执行完步骤1）后将锻件装入加热炉中进行高温时效；步骤2）、高温时效：加热炉温≤300℃，按≤50℃/h~100℃/h的升温速度升温至550℃~680℃，保温3h~8h，保温结束后随炉冷至≤400℃出炉空冷，空冷至锻件表面温度到室温，执行完步骤2）后将锻件装入加热炉中进行低温时效；步骤3）、低温时效：加热炉温≤300℃，按≤50℃/h~100℃/h的升温速度升温至500℃~600℃，保温3h~8h，保温结束后随炉冷至≤400℃出炉空冷，空冷至锻件表面温度到室温。

技术总结
本发明涉及一种对17-4PH锻件热处理后力学性能明显提高的提高17-4PH锻件力学性能的热处理工艺，采用阶段式冷却方法，先加快固溶冷却强化，避免ε-相析出，再将17-4PH锻件件温维持在Mf点附近温度，保持在35℃~70℃范围，促进组织转变并保留一定含量的残余奥氏体，提高17-4PH产品的塑韧性；强化冷却之后，放置在室温下进行静置6h~24h，进一步促进少量残余奥氏体向马氏体转变，避免残余奥氏体含量偏高影响强度；高温时效+低温时效相结合，促进组织稳定性；能够保留少量残余奥氏体提高塑性和冲击功，而且还可以避免组织转变应力和热应力过大导致产品开裂的风险，按本发明热处理工艺生产的17-4PH锻件，热处理后力学性能明显提高。热处理后力学性能明显提高。


技术研发人员：周鹏 王怡群 雷冲 马姣 李占华 李玉标 郑安雄 王文洋
受保护的技术使用者：河南中原特钢装备制造有限公司
技术研发日：2023.06.27
技术公布日：2023/9/23