[发明专利]一种高碳高铬马氏体不锈钢的制备方法

说明书

本发明公开了一种高碳高铬马氏体不锈钢的制备方法，所述方法包括真空感应、真空自耗、两镦两拔长两热处理工艺的锻造预处理、锻棒制备等工艺步骤；采用特定的熔炼方式、锻造加工技术方案，马氏体不锈钢的碳化物尺寸及分布得到有效控制，尺寸小于20微米，共晶碳化物不均度达到2‑3级别。本发明解决了高碳高铬马氏体不锈钢产生大块且分布极为不均的共晶碳化物的技术问题，通过特定的工艺参数，有效控制了碳化物尺寸及其分布，按照本发明技术方案生产的高碳高铬马氏体不锈钢碳化物分布均匀，且尺寸显著减小，提升了高碳马氏体系列钢种碳化物控制水平，为拓展高碳马氏体不锈钢高端应用领域市场提供技术保障，适合于工业化推广应用。

技术领域

本发明属于钢铁冶金技术领域，具体涉及一种高碳高铬马氏体不锈钢的制备方法。

背景技术

高碳高铬马氏体不锈钢具有高硬度、高耐磨性和耐腐蚀性能等特点，被广泛应用于轴承、活塞环等领域。由于该系列钢中高的C、Cr含量极易产生偏析，不可避免地产生大块的共晶碳化物，且分布极为不均，在随后的热处理过程中很难消除，影响零部件的加工和使用寿命。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的缺陷，本发明针对高碳高铬马氏体不锈钢产生大块且分布极为不均的共晶碳化物的问题，通过特定的工艺参数，有效控制了碳化物尺寸及其分布，按照本发明技术方案生产的高碳高铬马氏体不锈钢碳化物分布均匀，且尺寸显著减小。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种高碳高铬马氏体不锈钢的制备方法，包括如下步骤：

①真空感应

将纯铁及合金原料按95Cr18成分配比装入坩埚，关闭真空感应炉门进行抽真空，真空度小于1Pa，保持真空度，通电进行合金原料熔化、精炼，获得设计成分的钢液，调整出钢温度，在过热的80-100℃下进行电极棒浇铸，钢锭模烘烤温度为400-600℃，避免电极开裂。

②真空自耗

将修磨好的电极棒装入真空自耗炉坩埚并密封炉体，然后抽真空至0.1-0.8Pa，熔炼过程保持真空度，通电使得预设电极棒与坩埚底部的起电弧剂之间产生弧光放电开始重熔，工作电压控制在20.0-25.0V，电流控制在4000-6000A，自耗电极熔化率控制在2-3kg/min，坩埚进水与出水温度为25-30℃；熔炼后期将控制电压降低到15-20V，工作电流降低至2000-3000A，以降低熔速，进行熔炼后期凝固补缩，凝固后进行氦气冷却至400℃以下，制备成Φ240mm自耗钢锭。

③锻造预处理：采用两镦两拔长两热处理工艺。

④锻棒制备：经1160-1200℃加热，保温2-4小时，将钢锭锻造成为Φ50～100mm棒料。

上述技术方案中，进一步的，步骤③所述两镦两拔长两热处理工艺包括：第一次镦拔，加热温度1180-1220℃，保温1.5-2小时，按纵向变形量50％进行镦粗，保证终锻温度大于等于950℃，采用多道次锻造，每道次变形量控制在10-20mm；将镦粗后的坯料加热，加热温度1180-1220℃，保温20-30分钟，按纵向方向延伸100％进行拔长，保证终锻温度大于等于950℃，采用多道次锻造，每道次径向最大点变形量控制在10-20mm，拔长过程中截面先由圆形改锻为八角形，既方便长度方向走料，又可避免角部温降过快，锻造过程开裂；第一次镦拔可有效实现大颗粒碳化物的破碎。第一次均质化处理：将钢锭在1200-1220℃，保温20-24小时，冷却至1050-1100℃，保温8-10小时，促进破碎碳化物的回溶与转变。