[发明专利]一种防止紧固件用耐热钢05Cr17Ni4Cu4Nb淬火开裂的固溶热处理方法

说明书

本发明公开了一种防止紧固件用耐热钢05Cr17Ni4Cu4Nb淬火开裂的固溶热处理方法，预备热处理时，将钢坯放入台车式燃气炉中按加热速率60℃/h加热至650℃，并保温。固溶热处理时，将预热后坯料按70℃/h加热至1050℃，其保温时间按棒材截面积计算；保温后坯料水淬冷却，冷却20分钟时，将坯料吊出水面，3分钟后再次重复上述冷却方式，直至坯料温度为100℃后空冷。本发明通过优化冷却方式，设置特定技术参数，克服了油冷方式所产生的环境污染以及水冷方式操作不当造成的钢坯开裂等技术缺陷；既能保护环境，又能杜绝因固溶热处理开裂而产生的损失，节约了生产成本，可大幅度提高经济效益，具有广阔的市场推广前景。

技术领域

本发明属于钢铁热处理技术领域，具体涉及一种防止紧固件用耐热钢05Cr17Ni4Cu4Nb淬火开裂的固溶热处理方法。

背景技术

随着航空航天海防装备的发展，对海防飞机、航天飞行器等所用紧固件的海洋环境下得耐蚀性能提出了更高的要求。05Cr17Ni4Cu4Nb高强度不锈钢作为进一步提升航天海防装备专用紧固件所开发的新型材料，对该钢的材料特性，成形特性和热处理工艺等有了更高的要求。

该不锈钢的热处理工艺一般由固溶处理和时效处理组成，目前用户根据使用综合力学性能的要求，通常对该不锈钢进行固溶热处理后采用不同的时效热处理工艺，以满足不同使用工况对强度的要求。而05Cr17Ni4Cu4Nb不锈钢在固溶状态下，其显微组织为过饱和低碳板条马氏体，常常会因未及时进行时效热处理而发生开裂的现象，而且通常认为采用油冷比较合理；但在实际操作中，油冷对周边环境有一定的污染，通常生产厂家采用水冷的方式进行冷却，而水冷的冷却方式操作不当，常常会导致钢坯开裂，尤其是方坯。

发明内容

为了克服上述现有技术中存在的诸多技术缺陷，本发明提供了一种防止紧固件用耐热钢05Cr17Ni4Cu4Nb淬火开裂的固溶热处理方法，旨在采用合理的固溶热处理加热速率、加热温度，选择淬火介质，优化冷却方式，从而既能保护环境，还能防止因该不锈钢固溶热处理开裂而产生的损失。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种防止紧固件用耐热钢05Cr17Ni4Cu4Nb淬火开裂的固溶热处理方法，所述紧固件用耐热钢05Cr17Ni4Cu4Nb，其化学成分按重量百分比计，C：0.035～0.055、Si：0.15～0.40、Mn：0.15～0.35、Cr：15.1～15.50、Ni：3.85～4.45、Cu：3.20～3.50，余量为Fe和不可避免的杂质。所述紧固件用耐热钢05Cr17Ni4Cu4Nb的不可避免的杂质包括P和S，按重量百分比计，P≤0.020％，S≤0.004％。

所述紧固件用耐热钢05Cr17Ni4Cu4Nb的固溶热处理工艺包括以下步骤：

①预备热处理

将锻制/轧制钢坯放入台车式燃气炉中按加热速率60℃/h加热至600～650℃，并保温；所述保温时间为60-80分钟。此工艺执行的目的是为了热处理所有坯料在进行高温加热时的温度一致，即同步升温。

②固溶热处理

S1：将步骤①完成预热处理的坯料按≤70℃/h加热至1050℃±10℃，均热10-20分钟，然后保温；该保温时间按t＝(0.71～0.75)×棒材截面积计算保温时间(秒)计算；选择此加热温度的目的是部分消除成分的不均匀性，使合金碳化物溶入到奥氏体中，强化固溶体，冷却后得到过饱和的马氏体，为后续时效过程中析出强化相做好准备。

S2：将S1保温后的坯料完全没入水中进行水淬冷却，当冷却时间为15～20分钟时，将坯料吊出水面，3分钟后再次没入水中。并重复进行上述冷却方式，直至坯料温度为100℃后吊出水池空冷。