專利名稱：一種提高奧氏體不銹鋼性能的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種提高奧氏體不銹鋼性能的方法，尤其是涉及一種可以控制奧氏體晶界特征分布，提高奧氏體不銹鋼耐晶間腐蝕性能，對奧氏體不銹鋼構(gòu)件進(jìn)行原位修復(fù)的一種提高奧氏體不銹鋼性能的方法。
背景技術(shù)：
造成奧氏體不銹鋼耐晶間腐蝕性能低下的一個主要因素是奧氏體不銹鋼極易敏化。而敏化將導(dǎo)致材料晶間腐蝕和晶間應(yīng)力腐蝕的出現(xiàn)，最終導(dǎo)致構(gòu)件的失效。晶界作為多晶材料的一個重要的結(jié)構(gòu)特征對材料的性能有重要的影響。研究發(fā)現(xiàn)許多現(xiàn)象(晶界擴(kuò)散、析出、腐蝕)與晶界的結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。低能CSL晶界(特別是<3)顯現(xiàn)了對滑移、斷裂、腐蝕和應(yīng)力腐蝕裂紋、敏化和溶質(zhì)偏析(平衡和非平衡)強(qiáng)烈的抑制作用，有的甚至是完全免疫的。低能CSL晶界在多晶材料中普遍存在，它的出現(xiàn)頻率與材料的制備過程(例如鑄造、變形、再結(jié)晶和熱處理)密切相關(guān)。而自由晶界">29)由于具有高的能量和高的移動性，常成為裂紋生長的核心和裂紋擴(kuò)展的通道，從而導(dǎo)致晶間腐蝕裂紋和晶間應(yīng)力腐蝕裂紋的出現(xiàn)。日本東北大學(xué)材料系渡邊忠雄教授在1984年提出了 "晶界設(shè)計和控制"的概念。通過對晶界類型的設(shè)計和分布的控制，來對材料的性能，例如強(qiáng)度、韌性及耐腐蝕性能，進(jìn)行優(yōu)化和提高。隨后加拿大材料科學(xué)家將此概念演繹為"晶界工程"。所謂的晶界工程(Grain BoundaryEngineering)就是通過一定的熱機(jī)械加工方法，來控制材料的晶界分布特征，特別是提高特殊晶界的比率，并使連續(xù)的自由晶界彌散化，從而達(dá)到控制和優(yōu)化材料性能的目的?，F(xiàn)今幾乎所有研究者采用的都是預(yù)應(yīng)變一熱處理或預(yù)應(yīng)變一再結(jié)晶的熱機(jī)械加工方法，而應(yīng)力都是通過冷軋的方式引入。 一方面該方法只適用于平板件，而對于不規(guī)則形狀件以及零部件的修復(fù)并不適用。另外，該方法常需要在較高的溫度下長時間地進(jìn)行熱處理(大于72小時)，極大地增加了能耗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種成本低，利用激光表面熔凝技術(shù)結(jié)合高溫?zé)崽幚韥碚{(diào)控奧氏
體不銹鋼的晶界特征分布，使奧氏體不銹鋼表層的耐腐蝕性能得以改善，對奧氏體不銹鋼構(gòu)
件進(jìn)行原位修復(fù)，同時使熱處理時間大幅縮短的一種提高奧氏體不銹鋼性能的方法。
本發(fā)明的目的由如下技術(shù)方案實施 一種提高奧氏體不銹鋼性能的新方法，其包括有如下步驟(1)重熔處理工序和(2)熱處理工序；其中
(1) 重熔處理工序在惰性氣體保護(hù)下，利用激光器對已清洗的奧氏體不銹鋼進(jìn)行表面重熔處理；
(2) 熱處理工序?qū)⒓す馐砻嬷厝鄣乃鰥W氏體不銹鋼的熱處理溫度為920-96(TC，熱處理時間為20-40小時，取出水淬，即得。
本發(fā)明的優(yōu)點在于本發(fā)明是利用激光加工技術(shù)結(jié)合熱處理來控制奧氏體不銹鋼的晶界特征分布，在奧氏體不銹鋼表面制備耐蝕表層，從而來提高奧氏體不銹鋼的耐晶間腐蝕能力此方法使奧氏體不銹鋼表層的耐腐蝕性能得到了顯著的提高，同時使熱處理時間大幅縮短，極大地降低了能耗，便于推廣應(yīng)用。具體實施方案
實施例l: 一種提高奧氏體不銹鋼性能的新方法,其包括有如下步驟(l)重熔處理工序；和(2)熱處理工序；其中
(1) 重熔處理工序(a)將lOmm厚的不銹鋼板切割為15X40mm的小塊，并用砂紙打磨到600#，隨后用丙酮和乙醇超聲清洗試樣各10min。 (b)將處理好的不銹鋼板試樣置于激光加工工作臺，調(diào)整激光器輸出功率、掃描速度和光斑大小，在氬氣保護(hù)下對試樣進(jìn)行表面重熔處理。激光熔凝過程工藝參數(shù)可以在如下范圍激光束掃描速度5-50 mm/s，輸出功率700-1500 W，光斑直徑3腿一4面，保護(hù)氣體氬氣流量15 L/min，搭接率30 %—40%。激光熔凝過程工藝參數(shù)只需保證將不銹鋼板試樣表面重熔即可。
(2) 熱處理工序?qū)⒓す馐砻嬷厝鄣牟讳P鋼板試樣在947t進(jìn)行28小時的熱處理，取出水淬，即得。
實施例2: —種提高奧氏體不銹鋼性能的新方法，其包括有如下步驟(1)重熔處理
工序和(2)熱處理工序；其中
(1) 重熔處理工序(a)將10隱厚的不銹鋼板切割為15X40腿的小塊，并用砂紙打磨到600#，隨后用丙酮和乙醇超聲清洗試樣各10min。 (b)將處理好的不銹鋼板試樣置于激光加工工作臺，調(diào)整激光器輸出功率、掃描速度和光斑大小，在氬氣保護(hù)下對試樣進(jìn)行表面重熔處理。激光熔凝過程工藝參數(shù)可以在如下范圍激光束掃描速度5-50 mm/s，輸出功率700-1500 W，光斑直徑3腿一4mm，保護(hù)氣體氬氣流量15 L/min，搭接率30 %—40%。激光熔凝過程工藝參數(shù)只需將不銹鋼板試樣表面重熔即可。
(2) 熱處理工序；將激光束表面重熔的不銹鋼板試樣在92(TC進(jìn)行40小時的熱處理，取出水淬，即得。
實施例3: —種提高奧氏體不銹鋼性能的新方法，其包括有如下步驟(1)重熔處理工序和(2)熱處理工序；其中
(l)重熔處理工序(a)將10mm厚的不銹鋼板切割為15X40mm的小塊，并用砂紙打磨到600弁，隨后用丙酮和乙醇超聲清洗試樣各10min。 (b)將處理好的不銹鋼板試樣置于激光加工工作臺，調(diào)整激光器輸出功率、掃描速度和光斑大小，在氬氣保護(hù)下對試樣進(jìn)行表面重熔處理。激光熔凝過程工藝參數(shù)可以在如下范圍激光束掃描速度5-50 mm/s，輸出功率700-1500 W，光斑直徑3腿一4mm，保護(hù)氣體氬氣流量15 L/min，搭接率30 %—40%。激光熔凝過程工藝參數(shù)只需保證將不銹鋼板試樣表面重熔即可。(2)熱處理工序；將激光束表面重熔的不銹鋼板試樣在96(TC進(jìn)行20小時的熱處理，取出水淬，即得。
實施例4:
下面通過以上實施例l-3和對比例進(jìn)一步說明本發(fā)明的耐腐蝕性和晶界特征分布的優(yōu)化效果。
將實施例l-3所得的高性能的奧氏體不銹鋼做腐蝕實驗，從而進(jìn)一步得到再活化電流比率和腐蝕速度。
具體實驗如下
常溫下在0. 5 M H2SO4+0. 01M KSCN溶液中對實施例1-3所得材料進(jìn)行電化學(xué)腐蝕實驗，再活化電流比率隨敏化溫度和時間而變化，在65(TC敏化2小時測得的再活化電流比率列于表1。
實施例1-3所得禾才料在65(TC敏化2小時后，在沸騰硫酸一硫酸亞鐵溶液中經(jīng)72小時
腐蝕后測得的腐蝕速度列于表1。
對比例為了比較處理材料與原始材料組織和性能上的差異，取原始材料一塊在105(TC固溶處理30分鐘，隨后在65(TC敏化2小時，然后在常溫下在0. 5 M H2S04+0. 01M KSCN溶液中對處理材料進(jìn)行電化學(xué)腐蝕實驗，在沸騰硫酸一硫酸亞鐵溶液中進(jìn)行72小時化學(xué)腐蝕實驗，測試結(jié)果列于表l。
在以上實施例l-3和對比例中，用特殊晶界百分?jǐn)?shù)(％)來表示材料晶界特征分布的優(yōu)化效果，值越高說明晶界優(yōu)化效果越好；用再活化電流比率(％)和腐蝕速度(g.m—2.h—。分別來表示材料的耐腐蝕性，再活化電流比率越低，腐蝕速度值越小，說明材料的耐腐蝕性越好。實施例l-3中可使處理層內(nèi)特殊晶界(￡《29)的比率達(dá)到83%以上?？梢园l(fā)現(xiàn)，在相同的敏化條件下，晶界結(jié)構(gòu)優(yōu)化試樣的耐腐蝕性能較原始材料的耐腐蝕性能得到了大幅提高。表1測試結(jié)果
熱處理溫特殊晶界度和時間 比率%
原始材料
實施例1-3的所得的高性能的奧氏體不銹鋼做腐蝕實驗
1050。C固溶處理30分鐘后，在650 。C敏化2小時86.69. 622.9370288.25. 003.3557183.87. 052.6070287.210. 112.3328684.89. 753.0320786.97. 692.2573986.410. 142.5422786.98.823.31525
56.6
27.04 28.62771
腐蝕速度
七匕
別船率％
再電
權(quán)利要求
1、一種提高奧氏體不銹鋼性能的新方法，其特征在于其包括有如下步驟(1)重熔處理工序；和(2)熱處理工序；其中(1)重熔處理工序在惰性氣體保護(hù)下，利用激光器對已清洗的奧氏體不銹鋼進(jìn)行表面重熔處理；(2)熱處理工序?qū)⒓す馐砻嬷厝鄣乃鰥W氏體不銹鋼的熱處理溫度為920-960℃，熱處理時間為20-40小時，取出水淬即得。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種提高奧氏體不銹鋼性能的方法，其包括有重熔處理工序和熱處理工序；優(yōu)點在于本發(fā)明是利用激光加工技術(shù)結(jié)合熱處理來控制奧氏體不銹鋼的晶界特征分布，在奧氏體不銹鋼表面制備耐蝕表層，從而來提高奧氏體不銹鋼的耐晶間腐蝕能力。此方法使奧氏體不銹鋼表層的耐腐蝕性能得到了顯著的提高，同時使熱處理時間大幅縮短，極大地降低了能耗，便于推廣應(yīng)用。
文檔編號C21D1/09GK101538642SQ20091013858
公開日2009年9月23日 申請日期2009年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月8日
發(fā)明者森 楊 申請人:內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)