本發明涉及鋼鐵材料熱處理技術，具體涉及一種提高含有大尺寸m23c6析出相的馬氏體型耐熱鋼低溫韌性的熱處理技術，尤其涉及一種含有大尺寸m23c6析出相的10cr12ni3mo2vn馬氏體型耐熱鋼提高低溫韌性的熱處理技術。

背景技術：

馬氏體型耐熱鋼具有良好力學性能和耐熱耐蝕性能，目前已被廣泛應用于超超臨界機組汽輪機葉片的制造，隨著超超臨界技術的發展，汽輪機葉片的尺寸越來越大，其中末級葉片的長度已超過1米，末級葉片尺寸大轉速高，運行時受到巨大的沖擊力，而末級葉片工作溫度較低，且工作溫度波動大，部分機組所在地理位置緯度較高，室溫最低可達-30℃及以下，因此現在大尺寸末級葉片用馬氏體型耐熱鋼要求具有良好的低溫韌性，而以往對馬氏體型耐熱鋼的研究主要是針對其室溫及高溫性能的研究，對低溫韌性尚無系統研究。

目前馬氏體型耐熱鋼10cr12ni3mo2vn經常出現低溫韌性不足的情況，尤其是當組織中存在大尺寸m23c6析出相(直徑大于500nm)時低溫韌性更差。研究表明大尺寸m23c6析出相對10cr12ni3mo2vn鋼室溫力學性能影響較小，目前對于10cr12ni3mo2vn鋼的熱處理工藝主要考慮提高其室溫力學性能，對于該鋼種的常規熱處理工藝一般為980～1010℃加熱60～90min淬火，550～590℃加熱120～180min回火，該工藝下可以獲得細小的奧氏體晶粒組織，并能獲得良好的室溫力學性能。為了獲得細小的奧氏體晶粒，鋼的常規淬火加熱溫度一般在鋼種奧氏體晶粒粗化溫度以下，如10cr12ni3mo2vn鋼奧氏體晶粒粗化溫度約為1050℃，因此10cr12ni3mo2vn鋼在980～1010℃加熱淬火以獲得細小的奧氏體晶粒，但該熱處理工藝并未考慮當組織中存在大尺寸m23c6析出相時的情況，大尺寸m23c6析出相固溶速率低，當10cr12ni3mo2vn鋼中存在大尺寸m23c6析出相時，采用常規淬火-回火工藝熱處理后，難以消除大尺寸m23c6析出相，低溫韌性差，難以達到標準要求，此外，采用常規熱處理技術熱處理后低溫韌性不合格的馬氏體型耐熱鋼鍛材通常直接報廢處理，造成了極大的浪費，對于這些鍛材可以通過優化熱處理工藝提高其低溫韌性，避免報廢。

技術實現要素：

為了克服上述不足，本發明的目的之一是提供一種提高含有大尺寸m23c6析出相(直徑大于500nm)的馬氏體型耐熱鋼低溫韌性的熱處理技術，利用二次淬火加高溫回火的熱處理技術在保證良好強度的前提下，提高含有大尺寸m23c6析出相的馬氏體型耐熱鋼低溫韌性，減少馬氏體耐熱鋼的報廢。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種提高含有大尺寸m23c6析出相的馬氏體型耐熱鋼低溫韌性的熱處理技術，采用淬火-二次淬火-回火(qqt)的熱處理工藝，其中，1070～1100℃一次淬火(奧氏體晶粒粗化溫度以上)，960～990℃二次淬火(高于ac3溫度，低于奧氏體晶粒粗化溫度)，670～690℃回火。

本發明是利用二次淬火消除顯微組織中的大尺寸m23c6析出相，并獲得均勻細小的奧氏體晶粒，同時高溫回火，在保證強度的前提下獲得良好的低溫韌性。第一次淬火溫度提高到1070～1100℃，在奧氏體晶粒粗化溫度以上(10cr12ni3mo2vn鋼奧氏體晶粒粗化溫度1050℃)，均熱30～45min，使組織均勻化，同時該溫度范圍內能夠快速消除大尺寸m23c6析出相。此外，10cr12ni3mo2vn鋼不同于其他一些鋼種，很多鋼種在奧氏體晶粒粗化溫度以上加熱時往往部分奧氏體晶粒異常長大，產生混晶現象，而10cr12ni3mo2vn鋼在奧氏體晶粒粗化溫度以上的1070～1100℃加熱時晶粒雖然顯著增大，但均勻性良好，不會產生混晶，且該溫度下可以快速消除大尺寸m23c6析出相。第二次淬火溫度降低到960～990℃，高于ac3溫度，但低于奧氏體晶粒粗化溫度，均熱30～45min，目的是為了獲得更加細小的馬氏體組織，同時均熱時間縮短，避免大尺寸m23c6析出相再次析出?；鼗饻囟葹?70～690℃，均熱90～120min，通過提高回火溫度極大程度的使淬火馬氏體得到回復，降低晶格缺陷及淬火組織應力，使組織得到軟化，從而使低溫韌性得到顯著提升。

此外，此回火工藝下，雖然回火溫度較高，但回火加熱時間縮短，因此10cr12ni3mo2vn鋼強度仍較高，能夠很好的滿足標準要求。

優選的，所述提高含有大尺寸m23c6析出相的馬氏體型耐熱鋼低溫韌性的熱處理技術，具體步驟如下：

步驟1、一次淬火：首先將含有大尺寸m23c6析出相的馬氏體型耐熱鋼加熱至1070～1100℃，在奧氏體晶粒粗化溫度以上，均熱30～45min，使組織均勻化，同時快速消除大尺寸m23c6析出相，然后油冷或空冷淬火；

步驟2、二次淬火：淬火后再次加熱至960～990℃，高于ac3溫度，但低于奧氏體晶粒粗化溫度，均熱30～45min，獲得更加細小的馬氏體組織，同時均熱時間縮短，避免大尺寸m23c6析出相再次析出，然后油冷或空冷淬火；

步驟3、高溫回火：二次淬火后再加熱至670～690℃，均熱90～120min，然后空冷，通過提高回火溫度極大程度的使淬火馬氏體得到回復，降低晶格缺陷及淬火組織應力，從而在保證良好強度的前提下顯著提高含有大尺寸m23c6析出相的馬氏體型耐熱鋼低溫韌性。

優選的，所述的一次淬火加熱是在箱式爐中進行，油冷淬火。

優選的，所述的二次淬火加熱是在箱式爐中進行，油冷淬火。

優選的，所述的回火加熱是在回火爐中進行，空冷冷卻。

優選的，所述含有大尺寸m23c6析出相的馬氏體型耐熱鋼為10cr12ni3mo2vn馬氏體型耐熱鋼。

優選的，所述大尺寸m23c6析出相直徑大于500nm。

優選的，所述10cr12ni3mo2vn馬氏體型耐熱鋼成分質量百分比為：cr：12.0％，ni：2.50％，mo：1.65％，v：0.32％，n：0.033％，c：0.10％，si：0.22％，mn：0.78％。

本發明還提供一種上述方法制備得到的10cr12ni3mo2vn馬氏體型耐熱鋼。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

1、本發明是利用奧氏體晶粒粗化溫度以上一次淬火，奧氏體晶粒粗化溫度以下二次淬火快速消除10cr12ni3mo2vn鋼中大尺寸m23c6析出相，并獲得均勻細小的奧氏體晶粒，同時高溫回火，使淬火馬氏體充分回復，在保證強度的前提下獲得良好的低溫韌性。

2、本發明取代常規較低溫度淬火加較低溫度回火的傳統熱處理技術，在保證室溫力學性能的前提下使組織中含有大尺寸m23c6析出相的10cr12ni3mo2vn鋼低溫韌性達到要求，避免了因常規熱處理后低溫韌性不合格而導致的鋼材報廢。

附圖說明

構成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本申請的進一步理解，本申請的示意性實施例及其說明用于解釋本申請，并不構成對本申請的不當限定。

圖1為組織中存在大尺寸m23c6析出相的10cr12ni3mo2vn鋼經常規熱處理工藝淬火后顯微組織。

圖2為組織中存在大尺寸m23c6析出相的10cr12ni3mo2vn鋼經本發明所述二次淬火后顯微組織。

圖3為組織中存在大尺寸m23c6析出相的10cr12ni3mo2vn鋼經本發明所述二次淬火后奧氏體晶粒。

具體實施方式

應該指出，以下詳細說明都是例示性的，旨在對本申請提供進一步的說明。除非另有指明，本文使用的所有技術和科學術語具有與本申請所述技術領域的普通技術人員通常理解的相同含義。

需要注意的是，這里所使用的術語僅是為了描述具體實施方式，而非意圖限制根據本申請的示例性實施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數形式也意圖包括復數形式，此外，還應當理解的是，當在本說明書中使用術語“包含”和/或“包括”時，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。

實施例1

一種提高含有大尺寸m23c6析出相的馬氏體型耐熱鋼低溫韌性的熱處理技術，具體步驟如下：

步驟1、一次淬火：選用化學成分為：(c：0.10％，si：0.22％，mn：0.78％，cr：12.0％，ni：2.50％，mo：1.65％，v：0.32％，n：0.033％)的，且含有大尺寸m23c6析出相的10cr12ni3mo2vn馬氏體型耐熱鋼鍛材，在箱式加熱爐中，加熱至1100℃均溫30min，消除組織中大尺寸m23c6析出相，并使組織均勻化，然后油冷淬火；

步驟2、二次淬火：將一次淬火后10cr12ni3mo2vn鋼加熱至990℃均溫45min，使奧氏體晶粒細化，然后油冷淬火；

步驟3、高溫回火：將二次淬火后10cr12ni3mo2vn鋼加熱至690℃均溫120min，使淬火馬氏體充分回復，從而提高低溫韌性，然后空冷至室溫。

分析檢測

按照實施例1所述工藝熱處理后，試樣奧氏體晶粒平均尺寸為52μm，抗拉強度為997.1mpa，屈服強度為791.5mpa，斷面收縮率為63.3％，斷后伸長率為17.8％，-35℃沖擊功akv為108.7j，-35℃沖擊剪切斷面率為73.1％。

相同材料，按照常規熱處理工藝：1000℃加熱60min后油冷淬火，570℃加熱2h后空冷回火，-35℃沖擊功akv為39.5j，-35℃沖擊剪切斷面率為31.9％。10cr12ni3mo2vn鋼要求-35℃沖擊剪切斷面率大于50％，因此按照傳統熱處理工藝熱處理后含有大尺寸m23c6析出相的10cr12ni3mo2vn鋼性能達不到要求，而按照本專利實施例1所述方案熱處理后低溫韌性顯著提高，能夠滿足要求。

圖1為組織中存在大尺寸m23c6析出相的10cr12ni3mo2vn鋼經常規熱處理工藝淬火后顯微組織，淬火工藝為：1000℃加熱60min后油冷淬火，常規熱處理工藝淬火后組織中仍存在粗大的大尺寸m23c6析出相。

圖2為組織中存在大尺寸m23c6析出相的10cr12ni3mo2vn鋼經本發明實施例1所述二次淬火后顯微組織，一次淬火工藝為：1100加熱30min后油冷淬火，二次淬火工藝為：990℃加熱45min后油冷淬火，二次淬火后組織中無粗大的大尺寸m23c6析出相。

圖3為組織中存在大尺寸m23c6析出相的10cr12ni3mo2vn鋼經本發明施例1所述二次淬火后奧氏體晶粒，一次淬火工藝為：1100加熱30min后油冷淬火，二次淬火工藝為：990℃加熱45min后油冷淬火，二次淬火后細小均勻。

實施例2

一種提高含有大尺寸m23c6析出相的馬氏體型耐熱鋼低溫韌性的熱處理技術，具體步驟如下：

步驟1、一次淬火：選用化學成分為：(c：0.10％，si：0.22％，mn：0.78％，cr：12.0％，ni：2.50％，mo：1.65％，v：0.32％，n：0.033％)的，且含有大尺寸m23c6析出相的10cr12ni3mo2vn馬氏體型耐熱鋼鍛材，在箱式加熱爐中，加熱至1080℃均溫30min，消除組織中大尺寸m23c6析出相，并使組織均勻化，然后油冷淬火；

步驟2、二次淬火：將一次淬火后10cr12ni3mo2vn鋼加熱至990℃均溫40min，使奧氏體晶粒細化，然后油冷淬火；

步驟3、高溫回火：將二次淬火后10cr12ni3mo2vn鋼加熱至690℃均溫120min，使淬火馬氏體充分回復，從而提高低溫韌性，然后空冷至室溫。

實施例3

一種提高含有大尺寸m23c6析出相的馬氏體型耐熱鋼低溫韌性的熱處理技術，具體步驟如下：

步驟1、一次淬火：選用化學成分為：(c：0.10％，si：0.22％，mn：0.78％，cr：12.0％，ni：2.50％，mo：1.65％，v：0.32％，n：0.033％)的，且含有大尺寸m23c6析出相的10cr12ni3mo2vn馬氏體型耐熱鋼鍛材，在箱式加熱爐中，加熱至1100℃均溫40min，消除組織中大尺寸m23c6析出相，并使組織均勻化，然后油冷淬火；

步驟2、二次淬火：將一次淬火后10cr12ni3mo2vn鋼加熱至980℃均溫45min，使奧氏體晶粒細化，然后油冷淬火；

步驟3、高溫回火：將二次淬火后10cr12ni3mo2vn鋼加熱至680℃均溫120min，使淬火馬氏體充分回復，從而提高低溫韌性，然后空冷至室溫。

實施例4

一種提高含有大尺寸m23c6析出相的馬氏體型耐熱鋼低溫韌性的熱處理技術，具體步驟如下：

步驟1、一次淬火：選用化學成分為：(c：0.10％，si：0.22％，mn：0.78％，cr：12.0％，ni：2.50％，mo：1.65％，v：0.32％，n：0.033％)的，且含有大尺寸m23c6析出相的10cr12ni3mo2vn馬氏體型耐熱鋼鍛材，在箱式加熱爐中，加熱至1090℃均溫30min，消除組織中大尺寸m23c6析出相，并使組織均勻化，然后油冷淬火；

步驟2、二次淬火：將一次淬火后10cr12ni3mo2vn鋼加熱至960℃均溫45min，使奧氏體晶粒細化，然后油冷淬火；

步驟3、高溫回火：將二次淬火后10cr12ni3mo2vn鋼加熱至680℃均溫100min，使淬火馬氏體充分回復，從而提高低溫韌性，然后空冷至室溫。

實施例5

一種提高含有大尺寸m23c6析出相的馬氏體型耐熱鋼低溫韌性的熱處理技術，具體步驟如下：

步驟1、一次淬火：選用化學成分為：(c：0.10％，si：0.22％，mn：0.78％，cr：12.0％，ni：2.50％，mo：1.65％，v：0.32％，n：0.033％)的，且含有大尺寸m23c6析出相的10cr12ni3mo2vn馬氏體型耐熱鋼鍛材，在箱式加熱爐中，加熱至1080℃均溫40min，消除組織中大尺寸m23c6析出相，并使組織均勻化，然后油冷淬火；

步驟2、二次淬火：將一次淬火后10cr12ni3mo2vn鋼加熱至980℃均溫40min，使奧氏體晶粒細化，然后油冷淬火；

步驟3、高溫回火：將二次淬火后10cr12ni3mo2vn鋼加熱至685℃均溫90min，使淬火馬氏體充分回復，從而提高低溫韌性，然后空冷至室溫。

實施例6

一種提高含有大尺寸m23c6析出相的馬氏體型耐熱鋼低溫韌性的熱處理技術，具體步驟如下：

步驟1、一次淬火：選用化學成分為：(c：0.10％，si：0.22％，mn：0.78％，cr：12.0％，ni：2.50％，mo：1.65％，v：0.32％，n：0.033％)的，且含有大尺寸m23c6析出相的10cr12ni3mo2vn馬氏體型耐熱鋼鍛材，在箱式加熱爐中，加熱至1070℃均溫45min，消除組織中大尺寸m23c6析出相，并使組織均勻化，然后油冷淬火；

步驟2、二次淬火：將一次淬火后10cr12ni3mo2vn鋼加熱至970℃均溫45min，使奧氏體晶粒細化，然后油冷淬火；

步驟3、高溫回火：將二次淬火后10cr12ni3mo2vn鋼加熱至670℃均溫120min，使淬火馬氏體充分回復，從而提高低溫韌性，然后空冷至室溫。

上述雖然結合附圖對本發明的具體實施方式進行了描述，但并非對本發明保護范圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本發明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發明的保護范圍以內。