一種提高301ln奧氏體不銹鋼力學(xué)性能的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種提高301LN奧氏體不銹鋼力學(xué)性能的方法，屬于不銹鋼制備領(lǐng)域。本方法通過將40～60mm厚的301LN奧氏體不銹鋼坯料熱軋至4～5mm厚的板材，再通過冷軋—退火工藝處理，制備了屈服強(qiáng)度為700～1000MPa，抗拉強(qiáng)度為1000～1200MPa，延伸率大于30％的301LN奧氏體不銹鋼。本發(fā)明方法易于操作，便于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
【專利說明】
一種提高301LN奧氏體不銹鋼力學(xué)性能的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[000? ]本發(fā)明涉及不鎊鋼的制備，具體地指一種提尚301LN奧氏體不鎊鋼力學(xué)性能的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]奧氏體不銹鋼是不銹鋼中最重要的鋼種，它的產(chǎn)量和消耗量大約占不銹鋼總產(chǎn)量和消耗量的70%。奧氏體不銹鋼是一種十分優(yōu)良的材料，它具有極好的低溫性能、很強(qiáng)的抗腐蝕能力、較好的塑性和延展性、抗拉強(qiáng)度很大，因此廣泛應(yīng)用于低溫技術(shù)、海洋工程、生物化工和其他行業(yè)。但是此類奧氏體不銹鋼屈服強(qiáng)度很低，在結(jié)構(gòu)件中使用受到很大的限制。隨著人類社會(huì)的高速發(fā)展，對奧氏體不銹鋼屈服強(qiáng)度性能提出更高要求，成為高強(qiáng)高塑性奧氏體不銹鋼發(fā)展動(dòng)力之一。
[0003]在強(qiáng)化措施中，常用的固溶強(qiáng)化作用已達(dá)到極致。很多強(qiáng)化方法不能兼顧強(qiáng)度與塑性，往往是強(qiáng)度提高了，塑性卻顯著下降。而細(xì)化晶粒不僅能大幅度地提高強(qiáng)度，還能保持塑性基本不變或小幅度下降，因此可以利用細(xì)化晶粒方法來提高強(qiáng)度。
[0004]目前細(xì)化晶粒的方法有很多種，比如高壓扭轉(zhuǎn)、等徑角擠壓、疊乳等強(qiáng)烈塑性變形方法，但是上述方法均存在缺點(diǎn)，如需要大量的塑性能、特殊的操作設(shè)備等等。
[0005]近年來，研究已經(jīng)表明應(yīng)變誘導(dǎo)馬氏體結(jié)合退火工藝是一種細(xì)化奧氏體不銹鋼晶粒的有效方法。冷變形使奧氏體轉(zhuǎn)變成應(yīng)變馬氏體，隨后退火使馬氏體回復(fù)再結(jié)晶得到納米晶/超細(xì)晶奧氏體，這種方法已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)獲得了極好強(qiáng)度和塑性匹配的奧氏體不銹鋼。這種高屈服強(qiáng)度的納米晶/超細(xì)晶奧氏體不銹鋼通過細(xì)晶強(qiáng)化獲得優(yōu)良的屈服強(qiáng)度和形變過程中相變誘導(dǎo)塑性(TRIP)效應(yīng)或者孿晶誘發(fā)塑性(TWIP)效應(yīng)得到極好的塑性，表現(xiàn)出極好的性能優(yōu)勢。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)往往獲得粗晶301LN奧氏體不銹鋼，拉伸曲線無屈服平臺(tái)，將應(yīng)變0.2%時(shí)的應(yīng)力定義為屈服強(qiáng)度，則屈服強(qiáng)度約為350?550MPa，抗拉強(qiáng)度為800?950MPa，延伸率為30?55%。
[0007]現(xiàn)有的方法中，Somani MC等人曾對301不銹鋼以60%的壓下量進(jìn)行冷乳，隨后在800°C保溫ls，得到平均晶粒尺寸為540nm。但是這種方法在實(shí)際生產(chǎn)中需要配備特殊的冷卻裝置，不利于工業(yè)化生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有301LN奧氏體不銹鋼晶粒粗大導(dǎo)致屈服強(qiáng)度過低的問題，提供了一種提高301LN奧氏體不銹鋼力學(xué)性能的方法，通過本方法能夠獲得屈服強(qiáng)度為700?lOOOMPa，抗拉強(qiáng)度為1000?1200MPa，延伸率大于30%的301LN奧氏體不銹鋼，且本發(fā)明方法操作簡單，容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
[0009]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的采用的技術(shù)方案是:一種提高301LN奧氏體不銹鋼力學(xué)性能的方法，所使用的30ILN奧氏體不銹鋼的化學(xué)成分(質(zhì)量％)為《0.05，Si彡0.8，Mn彡1.5，015.0?20.0，祖6.0?10.0，5彡0.03，卩彡0.045，]?00.1?2，_.1?0.2，其余為卩6及不可避免雜質(zhì)。
[0010]具體步驟如下:
[0011](I)熱乳
[0012]將上述組分的301LN奧氏體不銹鋼鋼錠鍛造成厚度為40?60mm的坯料，將坯料隨爐加熱至1180?1250 °C并保溫I?5h，隨后乳成4?5mm厚的熱乳板，開乳溫度和終乳溫度分別為1175?1225°C和1075?1125°C，熱乳結(jié)束后以25?35°C/s的冷卻速率水冷至120?170
°C，再空冷至室溫。
[0013](2)對熱乳板進(jìn)行冷乳-退火處理
[0014]在室溫下用冷乳機(jī)對熱乳板進(jìn)行冷乳，冷乳后進(jìn)行退火處理，將加熱爐的爐溫升至700?900°C后將乳制的板材放入保溫10?100s，隨后迅速冷卻至室溫。其組織中馬氏體完全轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，不同于冷變形過程中形成的板條狀形態(tài)結(jié)構(gòu)，奧氏體晶粒幾乎是等軸型，晶粒平均粒徑為500nm。
[0015]特別的，上述退火所使用的加熱爐為熱處理用箱式電阻爐。
[0016]采用本發(fā)明方法對實(shí)驗(yàn)鋼進(jìn)行力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)，最終得到該不銹鋼的屈服強(qiáng)度為700?lOOOMPa，抗拉強(qiáng)度為1000?1200MPa，延伸率大于30%。
[0017]本發(fā)明具有以下顯著的優(yōu)點(diǎn):
[0018]I)本發(fā)明采用冷乳一退火工藝，晶粒細(xì)化效果顯著，能夠?qū)?01LN奧氏體不銹鋼的晶粒尺寸細(xì)化至500nm。
[0019]2)本發(fā)明所述的冷乳是在室溫下進(jìn)行，而目前國內(nèi)外利用冷乳一退火工藝制備納米級(jí)奧氏體不銹鋼，冷乳大多是低溫或者是超低溫進(jìn)行。本發(fā)明更易于工業(yè)化生產(chǎn)。
[0020]3)本發(fā)明所述的退火是在電阻式加熱爐中進(jìn)行，更加接近實(shí)際生產(chǎn)情況。
【附圖說明】
[0021]圖1為經(jīng)過實(shí)施例處理后301LN奧氏體不銹鋼的工程應(yīng)力一工程應(yīng)變曲線圖。
[0022]圖2為實(shí)施例中用鋼經(jīng)過冷乳-退火工藝處理后的SEM照片。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0024]首先，本實(shí)施例采用如下的設(shè)備:熱乳機(jī)為Φ450熱乳機(jī)、冷乳機(jī)為Φ 325 X 400mm四輥直拉式可逆冷乳機(jī)、退火用加熱爐為熱處理用箱式電阻爐。
[0025]本實(shí)施例提高301LN奧氏體不銹鋼力學(xué)性能的具體操作如下:
[0026]取301LN奧氏體不銹鋼的成分(wt.% )如下:C為0.017，Si為0.52，Mn為I.29，Cr為17.3，Ni為6.5，S為0.025，P為0.044，Mo為0.15，N為0.15,其余為Fe及不可避免雜質(zhì)。
[0027]將上述組分的301LN奧氏體不銹鋼鋼錠鍛造成厚度為45?50mm的坯料，將坯料隨爐加熱至1200°C?1230 °C并保溫2.5?3.5h，隨后乳成4?5mm厚的熱乳板，開乳溫度和終乳溫度分別為1185?1205°C和1085?1100°C，熱乳結(jié)束后以28?31°C/s的冷卻速率水冷至125?140°C，再空冷至室溫。隨后對熱乳板在冷乳機(jī)上進(jìn)行冷乳-退火處理:
[0028]在室溫下用冷乳機(jī)對熱乳板進(jìn)行冷乳，冷乳后進(jìn)行退火處理，將加熱爐的爐溫升至700°C后將乳制的板材放入保溫100s，隨后迅速冷卻至室溫。其組織中馬氏體完全轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，不同于冷變形過程中形成的板條狀形態(tài)結(jié)構(gòu)，奧氏體晶粒幾乎是等軸型。
[0029]本實(shí)施例通過上述方法得到該不銹鋼的屈服強(qiáng)度為939MPa，抗拉強(qiáng)度為1098MPa，延伸率為38.8%。處理后301LN奧氏體不銹鋼的工程應(yīng)力一工程應(yīng)變曲線如圖1所示，通過工程應(yīng)力-工程應(yīng)變曲線可以看出，通過本發(fā)明方法處理后的301LN奧氏體不銹鋼的屈服強(qiáng)度，抗拉強(qiáng)度都高于普通處理手段獲得的301LN奧氏體不銹鋼。經(jīng)過冷乳-退火工藝處理后的SEM照片如圖2所示，該照片凸顯出通過本發(fā)明方法獲得的301LN奧氏體不銹鋼晶粒細(xì)小，組織均勻。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種提高30ILN奧氏體不銹鋼力學(xué)性能的方法，其特征在于，包括: SlOO、熱乳 將301LN奧氏體不銹鋼鋼錠鍛造成厚度為40?60mm的坯料，將坯料隨爐加熱至1180?1250°C并保溫I?5h，隨后乳成4?5mm厚的熱乳板； S200、對熱乳板進(jìn)行冷乳-退火處理 在室溫下用冷乳機(jī)對熱乳板進(jìn)行冷乳，冷乳后進(jìn)行退火處理，將加熱爐的爐溫升至700?900 °C后將乳制的板材放入保溫1?I OOs，隨后迅速冷卻至室溫。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述提高301LN奧氏體不銹鋼力學(xué)性能的方法，其特征在于，所述的301LN奧氏體不銹鋼的質(zhì)量百分比含量為:C<0.05，Si<0.8，Mn<1.5，Crl5.0?20.0，Ni6.0?10.0，S彡0.03，P彡0.045，Mo0.1?2，N0.1?0.2，其余為Fe及不可避免雜質(zhì)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述提高301LN奧氏體不銹鋼力學(xué)性能的方法，其特征在于:步驟SlOO中熱乳方法中開乳溫度和終乳溫度分別為1175?1225°C和1075?1125°C，熱乳結(jié)束后以25?35°C/s的冷卻速率水冷至120?170°C，再空冷至室溫。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述提高301LN奧氏體不銹鋼力學(xué)性能的方法，其特征在于:步驟S200中所述的冷乳的總壓下量為30?90%。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述提高301LN奧氏體不銹鋼力學(xué)性能的方法，其特征在于:步驟S200中所述的加熱爐為熱處理用箱式電阻爐。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述提高301LN奧氏體不銹鋼力學(xué)性能的方法，其特征在于:通過該方法制得的301LN奧氏體不銹鋼屈服強(qiáng)度為700?lOOOMPa，抗拉強(qiáng)度為1000?1200MPa，延伸率大于30%。
【文檔編號(hào)】C21D8/02GK106048409SQ201610482730
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月27日
【發(fā)明人】萬響亮, 胡丞楊, 許德明, 李光強(qiáng), 徐光 , 吳開明
【申請人】武漢科技大學(xué)