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专利号: 2023104678978
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-07-29
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种2.2GPa级抗拉强度的无钛马氏体时效钢的强化处理方法,其特征是,包括如下步骤:

选择由镍、钴、钼、碳、硅、硫、磷和铁组成的板状的马氏体时效钢,马氏体时效钢中的各成分的质量百分比为:镍:16%‑20%,钴:12%‑16%,钼:5%‑8%,碳:少于0.03%,硅:少于0.01%,硫:少于0.001%,磷:少于0.001%,余量为铁;

将马氏体时效钢依次进行冷轧变形处理、固溶处理、降温循环热处理和短时渗氮时效处理,得到2.2GPa级抗拉强度无钛马氏体时效钢的工件;其中,固溶处理和降温循环热处理均在真空回收纯化气体淬火炉进行;

所述真空回收纯化气体淬火炉包括炉体(1),设于炉体左部内的加热室(2)和冷却室(3);炉体左端设有炉门(11),加热室位于冷却室左侧,加热室上设有若干个加热器(20),加热室左端设有进料口(200),进料口上设有翻转盖板(201);炉体右部内设有高温气体回收纯化机构和冷却循环机构;炉体上侧壁上设有开孔,开孔设有密封盖板,加热室和冷却室之间设有可穿过开孔的隔温板(21),加热室的底板上设有送料装置(22);加热室顶端设有第一温度压力传感器(23),冷却室的室壁上设有第二温度压力传感器(31);还包括用于给冷却室抽真空的真空泵(6)和用于向冷却室中充入氦气的外部气瓶(7);外部气瓶上设有第一电磁阀(71);冷却循环机构包括向左开口的U形的气体管道(51),设于冷却室顶部和底部的若干个气体喷嘴(52);高温气体回收纯化机构位于冷却室的右侧壁和气体管道右端的左侧壁之间;气体管道分别与各个气体喷嘴连接,气体管道右端的右侧壁上设有气冷电机(54),气冷电机上设有气冷风扇(55),气冷风扇上设有若干个用于向气体管道内喷气的气冷喷头(56);还包括控制器,控制器分别与第一电磁阀、气冷电机、高温气体回收纯化机构、真空泵、第一温度压力传感器、第二温度压力传感器和各个加热器电连接;

降温循环热处理包括如下步骤:

步骤7‑1‑1,将固溶处理后的板材加工成工件放到加热室的送料台上,将隔温板向上拉出炉体之外,盖上密封盖板;工作人员通过控制器控制真空泵工作,对加热室和冷却室同时‑1抽真空,观察第一温度压力传感器检测的气压数据,当气压达到5×10 Pa后,使真空泵停止工作,将隔温板插进炉体中;

步骤7‑1‑2,通过控制器控制各个加热器以8℃/min ‑12℃/min的升温速率加热,观察第一温度压力传感器检测的温度数据,使加热室内的温度达到900℃±10℃,保温10‑15分钟后,使各个加热器停止工作;

步骤7‑1‑3,工作人员将隔温板向上拉出炉体之外,盖上密封盖板;打开电磁推杆的电源,使电磁推杆的圆棒具有磁性,圆棒与竖槽配合连接,使电磁推杆伸长,利用电磁推杆将送料台推至冷却室中,关闭电磁推杆的电源,使电磁推杆与送料台分离,将隔温板插进炉体中;

步骤7‑1‑4,通过控制器控制第四电磁阀打开,使回收气瓶的氦气充入冷却室中,观察第二温度压力传感器检测的气压数据,使冷却室内的气压维持在0.5 MPa ‑1MPa范围内;启动抽气泵,使氦气经回收纯化机构提纯后进入气体管道中;

步骤7‑1‑5,通过控制器控制气冷电机工作,带动气冷风扇,使冷却后的氦气经各个气体喷嘴快速喷向板材,对工件进行气体冷却,直至第二温度压力传感器检测的温度数据降至室温;

关闭气冷电机,打开第二电磁阀,控制抽气泵工作30分钟‑60分钟,将冷却后的氦气抽入回收气瓶中后,第一次循环热处理结束;控制抽气泵停止工作,关闭第二电磁阀;

步骤7‑2,重复步骤7‑1‑2至步骤7‑1‑5,其中,步骤7‑1‑2中的加热室内的温度为860±

10℃,步骤7‑1‑4中的冷却室内的气压维持在0.5 MPa ‑1MPa范围内,第二次循环热处理结束;

步骤7‑3,重复步骤7‑1‑2至步骤7‑1‑5,其中,步骤7‑1‑2中的加热室内的温度为820±

10℃,步骤7‑1‑4中的冷却室内的气压维持在0.3 MPa ‑0.6Mpa范围内,降温循环热处理结束。

2.根据权利要求1所述的2.2GPa级抗拉强度的无钛马氏体时效钢的强化处理方法,其特征是,所述高温气体回收纯化机构包括依次连接的吸收器(41)、第一换热器(42)、抽气泵(43)、吸附过滤器(44)、压缩机(45)、第二换热器(46)、气体分离器(47)和回收气瓶(48),气体分离器和回收气瓶之间通过连通管(49)连接,连通管上设有导气管(492),连通管的靠近回收气瓶的部位设有第二电磁阀(491),导气管与气体管道右端的左侧壁连通,导气管上设有第三电磁阀(493);回收气瓶与冷却室连通,回收气瓶与冷却室之间设有第四电磁阀(494);控制器分别与吸收器、第一换热器、抽气泵、压缩机、第二换热器、气体分离器、第二电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀电连接。

3.根据权利要求2所述的2.2GPa级抗拉强度的无钛马氏体时效钢的强化处理方法,其特征是,送料装置包括可伸缩的电磁推杆(221)和采用铁材料制成的送料台(222),送料台上设有均匀分布的透气孔(223),送料台下部设有若干个滚轮;可伸缩电磁推杆右端设有圆棒(225),送料台左侧面上设有与圆棒相配合的竖槽;气体管道右端的左侧壁上设有的两块气体导流板(40);吸收器包括加热元件和铜丝网,铜丝网的网目尺寸为20目‑100目;吸附过滤器包括活性炭和分子过滤网。

4.根据权利要求3所述的2.2GPa级抗拉强度的无钛马氏体时效钢的强化处理方法,其特征是,炉体的内壁由耐火砖、保温砖和石英砂砌筑而成,炉体的外壳采用碳素钢材料制成;隔温板采用两层钼板与三层不锈钢板结合制成;气体分离器中的气体分离膜采用聚碳酸酯或聚酰亚胺制成;送料台、各个气体喷嘴、气体通道、连通管、导气管、所述气体导流板、所述气冷喷头和气冷风扇均采用碳化硅陶瓷材料制成。

5.根据权利要求3所述的2.2GPa级抗拉强度的无钛马氏体时效钢的强化处理方法,其特征是,冷轧变形处理包括如下步骤:工作人员采用纵轧方式在室温下轧制板状的马氏体时效钢,冷轧压下率为60%‑80%,马氏体时效钢冷轧后会产生冷变形织构,且织构经固溶处理后仍然稳定存在,这些织构使得马氏体基体形成精细的亚结构,促进了晶格畸变,进一步提高了基体位错密度,为后续的热处理强化工艺做准备。

6.根据权利要求5所述的2.2GPa级抗拉强度的无钛马氏体时效钢的强化处理方法,其特征是,固溶处理包括如下步骤:步骤6‑1,工作人员将冷轧变形后的马氏体时效钢的板材放到加热室的送料台上,将隔温板拉出炉体之外,盖上密封盖板;工作人员通过控制器控制真空泵工作,对加热室和冷却‑1室同时抽真空,观察第一温度压力传感器检测的气压数据,使气压达到5×10 Pa后,使真空泵停止工作;

步骤6‑2,将隔温板向下插进炉体中,通过控制器控制各个加热器以6℃/min ‑10℃/min的升温速率加热,观察第一温度压力传感器检测的温度数据,使加热室内的温度达到

800℃‑850℃,保温45分钟‑65分钟后,使各个加热器停止工作;

步骤6‑3,使板材随炉冷,观察第一温度压力传感器检测的温度数据,当加热室内的温度为600℃‑700℃后,工作人员将隔温板向上拉出炉体之外,盖上密封盖板;打开电磁推杆的电源,使电磁推杆的圆棒具有磁性,将圆棒与竖槽配合连接,使电磁推杆伸长,利用电磁推杆将送料台推至冷却室中,关闭电磁推杆的电源,使电磁推杆与送料台分离,将隔温板向下插进炉体中;

通过控制器控制第一电磁阀打开,由外部气瓶向冷却室内充入氦气,观察第二温度压力传感器检测的气压数据,使冷却室内的气压维持在0.5 MPa ‑1.5MPa范围内;通过控制器控制抽气泵工作,使氦气经回收纯化机构提纯后进入气体管道中;

通过控制器控制气冷电机工作,带动气冷风扇,使冷却后的氦气经各个气体喷嘴快速喷向板材,对板材进行气体冷却,直至第二温度压力传感器检测的温度数据降至室温,关闭气冷电机,控制抽气泵工作30分钟‑60分钟,第二电磁阀打开,将冷却后的氦气抽入回收气瓶中后,控制第二电磁阀关闭。

7.根据权利要求1或6所述的2.2GPa级抗拉强度的无钛马氏体时效钢的强化处理方法,其特征是,使氦气经回收纯化机构提纯后进入气体管道中包括如下步骤:工作人员通过控制器控制第三电磁阀打开,抽气泵带动冷却室中的氦气进入吸收器

中,吸收器的铜丝网使氦气中的氧气发生氧化反应变成氧化铜,将氧气去除;第一换热器使氦气降温,吸附过滤器去除过滤氦气回收时存在的杂质微尘,压缩机给氦气增加压力,使氦气顺利通过气体分离器的气体分离膜,气体分离膜过滤氦气中含有的氮气杂质,经过提存的氦气进入气体管道右部中。