專利名稱：一種高強(qiáng)度奧氏體鋼晶粒細(xì)化方法及等徑角擠壓變形模具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于合金鋼生產(chǎn)領(lǐng)域，特別涉及不改變鋼材的截面尺寸而提高奧氏體鋼強(qiáng)度并保持韌性的的晶粒細(xì)化方法及等徑角擠壓變形模具。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，由于奧氏體不銹鋼不存在相變，所以不能通過熱處理工藝來細(xì)化晶粒而達(dá)到提高強(qiáng)度的目的，為了提高奧氏體不銹鋼的強(qiáng)度，一方法是采用添加合金元素而達(dá)到固溶強(qiáng)化或沉淀強(qiáng)化的目的，但是此方法提高了成本，且強(qiáng)度的提高是有限的，另一種是采用鍛造或冷變形的方法而實現(xiàn)細(xì)化晶粒而達(dá)到提高強(qiáng)度的目的，但此過程會改變原成品鋼材的尺寸，特別是冷變形只適用于絲材和帶材的制備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種不改變鋼材的尺寸并提高強(qiáng)度，并保持韌性的奧氏體鋼晶粒細(xì)化方法及等徑角擠壓變形模具。
根據(jù)上述目的本發(fā)明將奧氏體不銹鋼通過一道次(或多道次)等徑角擠壓變形后，進(jìn)行退火處理，通過再結(jié)晶細(xì)化室溫組織為奧氏體的晶粒。
上述技術(shù)方案的工藝原理是由于奧氏體有強(qiáng)烈的形變強(qiáng)化效應(yīng)，模具材料使用超高強(qiáng)度鋼。坯料經(jīng)擠壓出來后，尺寸沒有改變，由于在經(jīng)過兩個通道交接處時，承受了非常大的剪切變形(剪切應(yīng)變γ為1.05～1.8)，因此坯料的內(nèi)部組織中的位錯密度顯著提高，從固溶態(tài)的位錯密度106～108提高到1010～1011，為隨后的再結(jié)晶熱處理提供了大量的形核位置。原始奧氏體晶粒經(jīng)一道次等徑角擠壓變形后，經(jīng)過熱處理后，發(fā)生完全再結(jié)晶，晶粒尺寸顯著地細(xì)化，得到超細(xì)晶粒鋼材。
根據(jù)上述目的和工藝原理本發(fā)明的具體解決技術(shù)方案為該高強(qiáng)度奧氏體鋼晶粒細(xì)化方法，奧氏體晶鋼材經(jīng)過1～2道次等徑角擠壓變形后，經(jīng)過800℃-1000℃，20min-120min的退火熱處理后，發(fā)生完全再結(jié)晶，晶粒尺寸由120μm細(xì)化到2～10μm，得到超細(xì)晶粒鋼材。
針對高強(qiáng)度奧氏體鋼晶粒細(xì)化方法所用的等徑角擠壓變形模具，它由L形變管3組成，其中，內(nèi)角Ф為90～120°，外角ψ為20～60°；另外，擠壓桿1的屈服強(qiáng)度為棒材2的1.5倍以上，棒材2的直徑與L形彎管3的管徑的公差為0.02mm～0.05mm。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有不改變鋼材的尺寸并提高奧氏體鋼強(qiáng)度、保持韌性的優(yōu)點(diǎn)。采用本發(fā)明的工藝和模具后，試驗料選用0Cr19Ni9N奧氏體不銹鋼，一道次變形后，屈服強(qiáng)度最高提高1.01倍，韌性基本保持不變。試驗料選用00Cr18Ni12Mn2奧氏體不銹鋼，一道次變形后，屈服強(qiáng)度最高提高0.57倍，韌性基本保持不變。


圖1為等徑角擠壓變形模具結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為原始棒材和經(jīng)一道次變形和950℃、40min的退火熱處理后得到的晶粒尺寸的的金相組織對比圖。
上述附圖中，Ф為模具的內(nèi)角，ψ為模具的外角，1為擠壓桿，2為棒材，3為L形彎管。
具體實施例方式
實施例1本實用新型模具所用材料是牌號T250的超高強(qiáng)度鋼，擠壓桿所用材料是牌號為C350的超高強(qiáng)度鋼。試驗料選用0Cr19Ni9N奧氏體不銹鋼，采用模具的工藝參數(shù)見表1，經(jīng)一道次等徑角擠壓變形后，經(jīng)過800～1000℃，40min的退火處理后，晶粒尺寸的變化見表2，實施例1與原始棒材的力學(xué)性能對比表見表3。上述列表中序號1-4為本發(fā)明實施例1，序號5-6為原始棒材。
表1為本發(fā)明實施例1用模具的工藝參數(shù)

表2本發(fā)明實施例1的擠壓、退火工藝參數(shù)和晶粒尺寸的變化對比表

晶粒細(xì)化后，強(qiáng)度提高，塑性變化不大，見表3。
表3本發(fā)明實施例1與原始棒材的力學(xué)性能對比表

實施例2本實用新型模具所用材料是牌號T250的超高強(qiáng)度鋼，擠壓桿所用材料是牌號為C350的超高強(qiáng)度鋼。試驗料選用00Cr18Ni10Mn2奧氏體不銹鋼，采用模具的工藝參數(shù)見表4，經(jīng)一道次等徑角擠壓變形后，經(jīng)過800～1000℃，40min的退火處理后，晶粒尺寸的變化見表5。實施例1與原始棒材的力學(xué)性能對比表見表6。上述列表中序號1-4為本發(fā)明實施例1，序號5-6為原始棒材。
表4為本實用新型實施例2用模具的工藝參數(shù)

表5本發(fā)明實施例2擠壓、退火工藝參數(shù)和晶粒尺寸的變化對比表

晶粒細(xì)化后，強(qiáng)度提高，塑性變化不大，見表6。
表6本發(fā)明實施例2與原始棒材的力學(xué)性能對比表

權(quán)利要求
1.一種高強(qiáng)度奧氏體鋼晶粒細(xì)化方法，其特征在于該奧氏體鋼材通過等徑角擠壓變形后，再經(jīng)過800℃-1000℃的退火熱處理工藝，發(fā)生完全再結(jié)晶，得到超細(xì)晶粒鋼材。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度奧氏體鋼晶粒細(xì)化方法所用的等徑角擠壓變形模具，其特征在于它由L形彎管(3)組成，其中，內(nèi)角Φ為90～120°，外角ψ為20～60°。
全文摘要
本發(fā)明屬于合金鋼生產(chǎn)領(lǐng)域，特別涉及高強(qiáng)度奧氏體鋼晶粒細(xì)化方法。該方法，其特征在于該奧氏體鋼材經(jīng)1～2道次等徑角擠壓變形后，再經(jīng)過800℃－1000℃，20min－120min的退火熱處理工藝，發(fā)生完全再結(jié)晶，晶粒尺寸由120μm細(xì)化到2～10μm，得到超細(xì)晶粒鋼材。該方法所用的等徑角擠壓變形模具，其特征在于它由L形彎管(3)組成，其中，內(nèi)角Φ為90～120°，外角ψ為20～60°；另外，擠壓桿(1)的屈服強(qiáng)度為棒材(2)的1.5倍以上，棒材(2)的直徑與L形彎管(3)的管徑的公差為0.02mm～0.05mm。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有不改變鋼材的尺寸并提高奧氏體鋼強(qiáng)度、保持韌性的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號C21D8/00GK1587422SQ200410068878
公開日2005年3月2日 申請日期2004年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月14日
發(fā)明者楊鋼, 劉正東, 王立民, 林肇杰, 程世長, 李密 申請人:鋼鐵研究總院