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CN107299205A - 一种用于改善马氏体时效不锈钢力学性能的热处理方法 - Google Patents

一种用于改善马氏体时效不锈钢力学性能的热处理方法 Download PDF

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CN107299205A
CN107299205A CN201710317209.4A CN201710317209A CN107299205A CN 107299205 A CN107299205 A CN 107299205A CN 201710317209 A CN201710317209 A CN 201710317209A CN 107299205 A CN107299205 A CN 107299205A
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CN
China
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heat treatment
steel
stainless steel
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maraging stainless
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CN201710317209.4A
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Inventor
王小祥
陈雨潇
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Zhejiang University ZJU
Original Assignee
Zhejiang University ZJU
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Publication date
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Abstract

本发明公开了一种用于改善马氏体时效不锈钢力学性能的热处理方法。它的步骤如下：1)选择马氏体时效不锈钢作为热处理材料；2)将固溶后的钢材进行酸洗并使用清洗液进行清洗及干燥处理；3)对干燥处理后的钢材进行冷轧处理；4)将冷轧处理后的钢材进行合适的时效处理；5)将处理后的钢材用清洗液进行清洗及干燥处理。本发明提供的改善改善马氏体时效不锈钢力学性能的热处理工艺简单易行，所涉及的设备以及药品等较为常见易得。使用本方法实现在正常热处理的基础上，有效的选择相应的时效处理参数，并同时降低了缝合针在使用过程中出现的脆性断裂的可能性。

Description

一种用于改善马氏体时效不锈钢力学性能的热处理方法
技术领域
本发明涉及金属材料的热处理工艺，尤其涉及一种用于改善马氏体时效不锈钢力学性能的热处理方法。
背景技术
医用缝合针在外科手术中作为一种不可或缺的器材，其对强度、硬度和韧性都有着极高的要求。现阶段马氏体不锈钢，其中最典型的是3Cr13，大量应用于缝合针的制造中。但是，该材料有着一个致命的缺点，即脆性大，因此临床使用过程中关于缝合针断裂的事故屡见不鲜，给医生带来了极大的不方便并给患者带来了痛苦。
为有效解决缝合针使用过程中发生断裂的问题，马氏体时效不锈钢被应用于该领域，因为其在超高强度的同时拥有良好的韧性。而马氏体时效不锈钢超高强度和良好任性主要归因于其在时效过程中，马氏体时效不锈钢内部组织发生变化，即析出了大量的第二相。因此，这些析出相的状态对马氏体时效不锈钢的性能尤为重要，这也决定了其在缝合针领域应用的优劣程度。
现阶段对于马氏体时效不锈钢时效温度的选择，国内普遍使用的是 350-600℃。虽然马氏体时效不锈钢在该温度区间时效一定时间后相较于固溶态在硬度方面有较大提高，但是在有些温度区间时效时易发生脆性断裂，从而导致事故的发生。所以，为此进行了一系列研究，制定了合适的时效处理工艺，从而降低了缝合针在使用过程中发生断裂的概率。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于改善马氏体时效不锈钢力学性能的热处理方法。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
马氏体时效不锈钢时效热处理工艺步骤如下：
1)选择马氏体时效不锈钢作为热处理材料；
2)将固溶后的钢材进行酸洗并使用清洗液进行清洗及干燥处理；
3)对干燥处理后的钢材进行冷轧处理；
4)将冷轧处理后的钢材进行时效处理；
5)将处理后的钢材用清洗液进行清洗及干燥处理。
所述的酸洗腐蚀液的体积比组成为HF:HNO3:H2O＝1：3：10；所述的清洗液为丙酮溶液；超声波清洗。所述的合适的时效热处理工艺为：所述的合适的时效处理工艺为：采用马弗炉热处理，将马弗炉升温至550℃，到温后将钢材放入，待温度上升至550℃开始计时保温2h，随后空冷；所述的马氏体时效不锈钢的实际成分和重量百分比为：C：≤0.02％；Cr：12％；Ni：9％；Mo：4％；Cu：2％； Ti：1.8％；Fe：余量。
本发明提供的改善马氏体时效不锈钢力学性能的热处理方法简单易行，所涉及的设备以及药品等较为常见易得。使用本方法实现在正常热处理的基础上，有效的选择相应的时效处理参数，并同时降低了缝合针在使用过程中出现的脆性断裂的可能性。
附图说明
图1是发明实施例1在550℃时效2h后进行三点弯曲测试后断口扫描照片 (优化后时效热处理550℃×2h)；
图2是发明实施例2在550℃时效0.25h后进行三点弯曲测试后断口扫描照片(时效热处理550℃×0.25h)；
图3是发明实施例3在550℃时效1h后进行三点弯曲测试后断口扫描照片 (时效热处理550℃×1h)；
图4是发明实施例4在550℃时效4h后进行三点弯曲测试后断口扫描照片 (时效热处理550℃×4h)；
图5是普通热处理在350℃时效2h后进行三点弯曲测试后断口扫描照片(时效热处理350℃×2h)；
图6是普通热处理在400℃时效2h后进行三点弯曲测试后断口扫描照片(时效热处理400℃×2h)；
图7是普通热处理在450℃时效2h后进行三点弯曲测试后断口扫描照片(时效热处理450℃×2h)；
图8是普通热处理在500℃时效2h后进行三点弯曲测试后断口扫描照片(时效热处理500℃×2h)；
图9是普通热处理在600℃时效2h后进行三点弯曲测试后断口扫描照片(时效热处理600℃×2h)。
具体实施方式
本发明马氏体时效不锈钢时效热处理方法步骤如下：
1)选选择马氏体时效不锈钢作为热处理材料；
2)将固溶后的钢材进行酸洗并使用清洗液进行清洗及干燥处理；
3)对干燥处理后的钢材进行冷轧处理；
4)将冷轧处理后的钢材进行合适的时效处理；
5)将处理后的钢材用清洗液进行清洗及干燥处理。
所述的酸洗腐蚀液的体积比组成为HF:HNO3:H2O＝1：3：10；所述的清洗液为丙酮溶液；超声波清洗。所述的合适的时效热处理工艺为：采用马弗炉热处理，将马弗炉升温至550℃，到温后将钢材放入，待温度上升至550℃开始计时保温2h，随后空冷；所述的马氏体时效不锈钢的实际成分和重量百分比为：C：≤0.02％；Cr：12％；Ni：9％；Mo：4％；Cu：2％；Ti：1.8％；Fe：余量。
马氏体时效不锈钢(C：≤0.02％；Cr：12％；Ni：9％；Mo：4％；Cu：2％； Ti：1.8％；Fe：余量。)采用普通热处理后进行三点弯曲测试后断口扫描的结构如图5-9所示，其中图5是普通热处理在350℃时效2h后进行三点弯曲测试后断口扫描照片；图6是普通热处理在400℃时效2h后进行三点弯曲测试后断口扫描照片；图7是普通热处理在450℃时效2h后进行三点弯曲测试后断口扫描照片；图8是普通热处理在500℃时效2h后进行三点弯曲测试后断口扫描照片；图9是普通热处理在600℃时效2h后进行三点弯曲测试后断口扫描照片。
下面结合具体实施方式对本发明做进一步说明：
实施例1
选用的马氏体时效不锈钢的合金元素重量百分比及组成：C：≤0.02％；Cr： 12％；Ni：9％；Mo：4％；Cu：2％；Ti：1.8％；余量Fe及不可避免的杂质。时效热处理方法用到的仪器有马弗炉。将马弗炉升温至550℃，到温后将钢材放入，待温度上升至550℃开始计时保温2h，随后空冷。之后将时效处理后的钢材切割并进行三点弯曲试验测试，结果如图1所示。从图中可以看出，断口呈韧窝状，属于韧性断口，且部分韧窝较深，说明钢材在断裂前经历了大量的塑性变形，韧性好。
实施例2
选用的马氏体时效不锈钢的合金元素重量百分比及组成：C：≤0.02％；Cr： 12％；Ni：9％；Mo：4％；Cu：2％；Ti：1.8％；余量Fe及不可避免的杂质。时效热处理方法用到的仪器有马弗炉。将马弗炉升温至550℃，到温后将钢材放入，待温度上升至550℃开始计时保温0.25h，随后空冷。之后将时效处理后的钢材切割并进行三点弯曲试验测试，结果如图2所示。从图中可以看出，断口整体呈不规则的冰糖状，局部出现河流花样，属于韧-脆混合断口，说明钢材在断裂前只经历局部塑性变形，韧性较差。
实施例3
选用的马氏体时效不锈钢的合金元素重量百分比及组成：C：≤0.02％；Cr： 12％；Ni：9％；Mo：4％；Cu：2％；Ti：1.8％；余量Fe及不可避免的杂质。时效热处理方法用到的仪器有马弗炉。将马弗炉升温至550℃，到温后将钢材放入，待温度上升至550℃开始计时保温1h，随后空冷。之后将时效处理后的钢材切割并进行三点弯曲试验测试，结果如图3所示。从图中可以看出，断口呈较浅的韧窝状，属于韧-脆混合断口，说明钢材在断裂前进行了少量塑性变形，韧性较好。
实施例4
选用的马氏体时效不锈钢的合金元素重量百分比及组成：C：≤0.02％；Cr： 12％；Ni：9％；Mo：4％；Cu：2％；Ti：1.8％；余量Fe及不可避免的杂质。时效热处理方法用到的仪器有马弗炉。将马弗炉升温至550℃，到温后将钢材放入，待温度上升至550℃开始计时保温4h，随后空冷。之后将时效处理后的钢材切割并进行三点弯曲试验测试，结果如图4所示。从图中可以看出，相较于图1，断口中原有的韧窝已被一些解理面所替代，属于韧-脆混合断口，说明裂纹又开始沿一些特定结晶面开始扩展，由韧性断裂转变为脆性断裂，韧性变差。
以上所述实验方法仅表达了本发明的实施方式，不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种用于改善马氏体时效不锈钢力学性能的热处理方法，它的步骤如下：
1)选择马氏体时效不锈钢作为热处理材料；
2)将固溶后的钢材进行酸洗并使用清洗液进行清洗及干燥处理；
3)对干燥处理后的钢材进行冷轧处理；
4)将冷轧处理后的钢材进行合适的时效处理；
5)将处理后的钢材用清洗液进行清洗及干燥处理。
2.根据权利要求1所述的热处理方法，其特征在于：所述的酸洗的腐蚀液的体积比组成为HF:HNO3:H2O＝1：3：10，处理时间为30min。
3.根据权利要求1所述的热处理方法，其特征在于：所述的清洗液为丙酮溶液；超声波清洗。
4.根据权利要求1所述的热处理方法，其特征在于：所述的合适的时效处理工艺为：采用马弗炉热处理，将马弗炉升温至550℃，到温后将钢材放入，待温度上升至550℃开始计时保温2h，随后空冷。
5.根据权利要求1所述的热处理方法，其特征在于：所述的马氏体时效不锈钢的实际成分和重量百分比为：C：≤0.02％；Cr：12％；Ni：9％；Mo：4％；Cu：2％；Ti：1.8％；Fe：余量。
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