【中国发明,中国发明授权】一种改善马氏体耐热钢回火脆性的热处理工艺

有权-审定授权 中国

申请号:
CN201810794269.X
专利权人:
西京学院
授权公告日/公开日:
2020.05.26
专利有效期:
2018.07.19-2038.07.19
技术分类:
C21:铁的冶金
转化方式:
转让
价值度指数:
55.0分
价格:
¥20000.00
592 0

发布人

刘守法

联系人刘守法

15029274518
304279656@qq.com
304279656
shoufaliu
陕西省西安市长安区 西京路1号 西京学院 机械工程学院
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著录项

申请号
CN201810794269.X
申请日
20180719
公开/公告号
CN108588351A
公开/公告日
20180928
申请/专利权人
[西京学院]
发明/设计人
[乔勋, 王琳淋, 王德文, 刘守法, 孟东容, 白旭峰, 朱炎]
主分类号
C21D1/18
IPC分类号
C12N 9/0008(2013.01) C12N 9/16
CPC分类号
C12N 9/0008(2013.01) C12N 9/16(2013.01)
分案申请地址
国省代码
陕西(61)
颁证日
G06T1/00
代理人
[夏艳]

摘要

本发明公开了一种改善马氏体耐热钢回火脆性的热处理工艺,通过回火工艺控制碳化物析出,无需繁琐复杂的工艺调整,即可使马氏体耐热钢强韧性提高,避免其回火脆性。马氏体耐热钢强韧性得以提高,回火脆性得以改善或修复的主要原因为:(1)M23C6碳化物稳定化;(2)马氏体板条进一步回复;(3)MX、M2X、M7C3及M6C等碳氮化物的弥散析出强化作用。在三方面共同作用下,抑制裂纹成核、生长及扩展,最终使得马氏体耐热钢的强韧性得到提高。该工艺成本低、效率高,效益明显,还可实现废料再利用之目的。

法律状态

法律状态公告日 20200526
法律状态 授权
法律状态信息 授权
法律状态公告日 20181026
法律状态 实质审查的生效
法律状态信息 实质审查的生效
IPC(主分类):C21D 1/18
申请日:20180719
法律状态公告日 20180928
法律状态 公开
法律状态信息 公开
暂无数据

权利要求

权利要求数量(3

独立权利要求数量(1

1.一种改善马氏体耐热钢回火脆性的热处理工艺,其特征在于,包括以下操作:

1)对于已经产生回火脆性的马氏体耐热钢,通过重新对其进行回火处理,回火温度保 持在T 脆+30~70℃,回火保温时间为2~4小时,促使M23C6碳化物稳定化,使MX、M2X、M7C3及 M6C碳氮化物弥散析出;

2)对于尚未进行回火的马氏体耐热钢,当T 脆温度无法避开时,采用以下两种方式来保 证马氏体耐热钢的强韧性:

(a)将马氏体耐热钢在T 脆的保温时间延长至4~6小时,促使马氏体板条回复和碳氮化 物的弥散析出;

或者,(b)先对马氏体耐热钢在T 脆+50℃进行回火,并保温0.5~1小时,之后在降温至T 脆 进行保温2~4小时,避免在该温度下产生回火脆性。

2.如权利要求1所述的改善马氏体耐热钢回火脆性的热处理工艺,其特征在于,所述的 马氏体耐热钢为Cr12Ni系列的马氏体耐热钢。

3.如权利要求2所述的改善马氏体耐热钢回火脆性的热处理工艺,其特征在于,所述的 Cr12Ni系列的马氏体耐热钢包括:1Cr12WMoV、X12CrMoWVNb、20Cr12Ni2MoNbB。

1.一种改善马氏体耐热钢回火脆性的热处理工艺,其特征在于,包括以下操作: 1)对于已经产生回火脆性的马氏体耐热钢,通过重新对其进行回火处理,回火温度保 持在T脆+30~70℃,回火保温时间为2~4小时,促使M23C6碳化物稳定化,使MX、M2X、M7C3及 M6C碳氮化物弥散析出; 2)对于尚未进行回火的马氏体耐热钢,当T脆温度无法避开时,采用以下两种方式来保 证马氏体耐热钢的强韧性: (a)将马氏体耐热钢在T脆的保温时间延长至4~6小时,促使马氏体板条回复和碳氮化 物的弥散析出; 或者,(b)先对马氏体耐热钢在T脆+50℃进行回火,并保温0.5~1小时,之后在降温至T脆 进行保温2~4小时,避免在该温度下产生回火脆性。 2.如权利要求1所述的改善马氏体耐热钢回火脆性的热处理工艺,其特征在于,所述的 马氏体耐热钢为Cr12Ni系列的马氏体耐热钢。 3.如权利要求2所述的改善马氏体耐热钢回火脆性的热处理工艺,其特征在于,所述的 Cr12Ni系列的马氏体耐热钢包括:1Cr12WMoV、X12CrMoWVNb、20Cr12Ni2MoNbB。

说明书

技术领域

本发明属于耐热钢技术领域,涉及一种改善马氏体耐热钢回火脆性的热处理工 艺。

背景技术

马氏体耐热钢通常含有9~14%的Cr元素,为进一步提高其强韧性和高温持久性 能,在此基础上添加少量Ni、Mo、Mn、Si、V、Nb、W等合金元素,形成马氏体耐热钢系列。其中, 应用最广泛的为Cr12Ni系列马氏体耐热钢,该钢种淬火后硬度较高,实施不同回火工艺,具 有不同强韧性组合;主要用于电站锅炉领域,如蒸汽轮机叶片、转子、蒸汽锅炉本体、阀门、 再热体、高温蒸汽管道、气缸等高温工作部件,具有较好的高温持久强度和耐腐蚀性。

Cr12Ni系列马氏体耐热钢由于合金元素种类较多,通过淬回火工艺,可使不同类 型的碳氮化合物由基体中析出。当碳氮化合物以弥散状分布于马氏体基体时,可显著增强 马氏体耐热钢的强韧性。然而,当回火工艺控制不当,在马氏体板条界面或原奥氏体晶界析 出硬而脆的薄片状碳化物,如M23C6时,会显著削弱晶界间的结合力,成为裂纹扩展快速通 道,从而显著降低钢材韧性,导致回火脆性。回火脆性发生于一定的温度区间,目前尚无更 好工艺予以避免。通常,通过实验测定其回火脆性温度区间T脆,在具体工艺中尽量避免在T脆 温度范围对工件进行回火处理。在实际生产中,T脆范围并不固定,会随着加工工艺与合金成 分的改变而发生变化。一旦发生回火脆性将造成工件报废,从而造成较大经济损失,因此, 如何避免回火脆性就显得非常重要。

发明内容

本发明解决的问题在于提供一种可改善马氏体耐热钢回火脆性的热处理工艺,通 过回火工艺控制碳化物析出,以达到提高其强韧性和废料再利用的目的,提高使用率和经 济效益。

本发明是通过以下技术方案来实现:

一种改善马氏体耐热钢回火脆性的热处理工艺,包括以下操作:

1)对于已经产生回火脆性的马氏体耐热钢,通过重新对其进行回火处理,回火温 度保持在T脆+30~70℃,回火保温时间为2~4小时,促使M23C6碳化物稳定化,使MX、M2X、 M7C3及M6C碳氮化物弥散析出;

2)对于尚未进行回火的马氏体耐热钢,当T脆温度无法避开时,采用以下两种方式 来保证马氏体耐热钢的强韧性:

(a)将马氏体耐热钢在T脆的保温时间延长至4~6小时,促使马氏体板条回复和碳 氮化物的弥散析出;

或者,(b)先对马氏体耐热钢在T脆+50℃进行回火,并保温0.5~1小时,之后在降温 至T脆进行保温2~4小时,避免在该温度下产生回火脆性。

所述的马氏体耐热钢为Cr12Ni系列的马氏体耐热钢。

所述的Cr12Ni系列的马氏体耐热钢包括:1Cr12WMoV、X12CrMoWVNb、 20Cr12Ni2MoNbB。

与现有技术相比,本发明具有以下有益的技术效果:

本发明提供的可改善马氏体耐热钢回火脆性的热处理工艺,通过回火工艺控制碳 化物析出,无需繁琐复杂的工艺调整,即可使马氏体耐热钢强韧性提高,避免其回火脆性。 马氏体耐热钢强韧性得以提高,回火脆性得以改善或修复的主要原因为:(1)M23C6碳化物 稳定化;(2)马氏体板条进一步回复;(3)MX、M2X、M7C3及M6C等碳氮化物的弥散析出强化作 用。在三方面共同作用下,抑制裂纹成核、生长及扩展,最终使得马氏体耐热钢的强韧性得 到提高。该工艺成本低、效率高,效益明显,还可实现废料再利用之目的。

附图说明

图1马氏体耐热钢扫描电子显微图片。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明,所述是对本发明的解释而 不是限定。

由于Cr12Ni系列马氏体耐热钢回火脆性具有不可逆性,针对Cr12Ni系列马氏体耐 热钢回火脆性问题,本发明提供一种可改善或修复Cr12Ni系列马氏体耐热钢回火脆性的热 处理工艺。但该工艺并不限定于该钢种,具体工艺可分两类:

1)对于已经产生回火脆性的马氏体耐热钢,通过重新对其进行回火处理,回火温 度保持在T脆+30~70℃,回火保温时间为2~4小时,促使M23C6碳化物稳定化,使MX、M2X、 M7C3及M6C等碳氮化物弥散析出(参加图1),使马氏体板条回复,阻碍了裂纹扩展,最终使得 马氏体耐热钢的韧性显著提高,性能得到修复,达到废料再利用和提高经济效益的目的。

2)对于尚未进行回火的10Cr12Ni系列马氏体耐热钢,当T脆温度无法避开时,采用 以下两种方法以保证马氏体耐热钢的强韧性:

(a)将马氏体耐热钢在T脆的保温时间延长至4~6小时,促使马氏体板条回复和碳 氮化物的弥散析出,提高其强韧性,避免该温度回火脆性的产生。

(b)先对马氏体耐热钢在T脆+50℃进行回火,并保温0.5~1小时,之后在降温至T脆 进行保温2~4小时,从而避免在该温度下产生回火脆性。由于回火温度并无显著提高,该工 艺使马氏体耐热钢韧性改善的同时也保持较高的强度和硬度,性能达到预期要求。

马氏体耐热钢强韧性得以提高,回火脆性得以改善或修复的主要原因为:(1) M23C6碳化物稳定化;(2)马氏体板条进一步回复;(3)MX、M2X、M7C3及M6C等碳氮化物的弥散 析出强化作用。在三方面共同作用下,抑制裂纹成核、生长及扩展,最终使得马氏体耐热钢 的强韧性得到提高。

下面以Cr12Ni系列马氏体耐热钢(适用于1Cr12WMoV、X12CrMoWVNb、 20Cr12Ni2MoNbB等系列)为例,测定其回火脆性温度为T脆=620~630℃,根据不同的处理方 式,分三组实施案例。

实施例1

处理材料:Cr12Ni2马氏体耐热钢,重量10Kg;

钢锭经高温固溶处理、高温锻造及淬火之后,对坯料进行回火处理。回火温度为 620℃,保温2小时。

测试其冲击功为65J,韧性显著降低,并观察到一定量M23C6碳化物颗粒分布于马 氏体板条边界,产生回火脆性。

对该脆性样品再次进行回火处理,回火温度提高至650℃,保温3小时。对二次回火 之后样品力学性能进行测试,测定其冲击功为115J,硬度为335HBW,抗拉强度917Mpa。同时, 通过SEM和TEM可观察到弥散分布的碳氮化物分布于基体中。结果表明,通过二次回火后,冲 击韧性明显提高,性能得到修复,硬度和抗力强度也得到保持。

实施例2

处理材料为Cr12Ni2马氏体耐热钢,重量15Kg。

钢锭经高温固溶处理、高温锻造及淬火之后,对坯料进行回火处理。回火温度为 630℃,保温5小时。对实施例2工件的力学性能进行测试,冲击功为102J,硬度为340HBW,抗 拉强度938Mpa。同时观察到M2X、M7C3等碳化物分布于基体。结果表明,尽管在脆性温度区进 行回火,但由于回火时间延长,该样品韧性并无明显降低,性能得到改善,避免回火脆性。

实施例3

处理材料为Cr12Ni2马氏体耐热钢,重量18Kg。

钢锭经高温固溶处理、高温锻造及淬火之后,对坯料进行回火处理。回火温度为 660℃,保温1小时,之后降温至625℃保温2小时。对实施例3工件的力学性能进行测试,冲击 功为114J,硬度为337HBW,抗拉强度925Mpa。可观察到M2X、M7C3等碳化物分布于基体。结果 表明,通过预先回火处理后,后续即使在T脆范围内回火,同样不会产生回火脆性。

以上给出的实施例是实现本发明较优的例子,本发明不限于上述实施例。本领域 的技术人员根据本发明技术方案的技术特征所做出的任何非本质的添加、替换,均属于本 发明的保护范围。

价值度评估

技术价值

经济价值

法律价值

0 0 0

55.0

0 50 75 100
0~50 50~75 75~100 价值较低 中等价值 价值较高

专利价值度是通过科学的评估模

型对专利价值进行量化的结果,

基于专利大数据针对专利总体特

征指标利用计算机自动化技术对

待评估专利进行高效、智能化的

分析,从技术、经济和法律价值

三个层面构建专利价值评估体

系,可以有效提升专利价值评估

的质量和效率。

总评:55.0


该专利价值中等 (仅供参考)

        该专利的技术、经济、法律价值经系统自动评估后的总评得分处于平均水平,可以重点研究利用其技术价值,根据法律价值的评估结果选择合适的使用借鉴方式。
        本专利文献中包含【3 个实施例】、【2 个技术分类】,从一定程度上而言上述指标的数值越大可以反映出所述专利的技术保护及应用范围越广。 【专利权的维持时间6 年】专利权的维持时间越长,其价值对于权利人而言越高。

技术价值    29.0

该指标主要从专利申请的著录信息、法律事件等内容中挖掘其技术价值,专利类型、独立权利要求数量、无效请求次数等内容均可反映出专利的技术性价值。 技术创新是专利申请的核心,若您需要进行技术借鉴或寻找可合作的项目,推荐您重点关注该指标。

部分指标包括:

授权周期(发明)

22 个月

独立权利要求数量

1 个

从属权利要求数量

2 个

说明书页数

3 页

实施例个数

3 个

发明人数量

7 个

被引用次数

0 次

引用文献数量

0 个

优先权个数

0 个

技术分类数量

2 个

无效请求次数

0 个

分案子案个数

0 个

同族专利数

0 个

专利获奖情况

保密专利的解密

经济价值    7.0

该指标主要指示了专利技术在商品化、产业化及市场化过程中可能带来的预期利益。 专利技术只有转化成生产力才能体现其经济价值,专利技术的许可、转让、质押次数等指标均是其经济价值的表征。 因此,若您希望找到行业内的运用广泛的热点专利技术及侵权诉讼中的涉案专利,推荐您重点关注该指标。

部分指标包括:

申请人数量

1

申请人类型

院校

许可备案

0 次

权利质押

0 次

权利转移

0 个

海关备案

法律价值    19.0

该指标主要从专利权的稳定性角度评议其价值。专利权是一种垄断权,但其在法律保护的期间和范围内才有效。 专利权的存续时间、当前的法律状态可反映出其法律价值。故而,若您准备找寻权属稳定且专利权人非常重视的专利技术,推荐您关注该指标。

部分指标包括:

存活期/维持时间

6

法律状态

有权-审定授权