一種提高316ln奧氏體不銹鋼力學性能的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種提高316LN奧氏體不銹鋼力學性能的方法，屬于不銹鋼制備領(lǐng)域，該方法通過將厚度為40～60mm的316LN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，制備了屈服強度為450～600MPa，抗拉強度為1020～1220MPa，延伸率大于50％的316LN奧氏體不銹鋼，通過本方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中316LN奧氏體不銹鋼屈服強度不足的問題。本發(fā)明方法易于操作，便于實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
【專利說明】
一種提高316LN奧氏體不銹鋼力學性能的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及不銹鋼的制備，具體地指一種提高316LN奧氏體不銹鋼力學性能的方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]大多數(shù)不銹鋼的使用要求長期保持建筑物的原有外貌，在污染嚴重的工業(yè)區(qū)和沿海地區(qū)，表面會非常臟，甚至產(chǎn)生銹蝕，但要保證戶外環(huán)境的審美效果，需采用含鎳不銹鋼， 奧氏體不銹鋼是一類應用廣泛的不銹鋼種，占整個不銹鋼用量的70% 316LN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、很強的抗腐蝕能力、較好的塑性和延展性、抗拉強度很大，因此廣泛應用于低溫技術(shù)、海洋工程、生物化工和其他行業(yè)。但是現(xiàn)有的 316LN奧氏體不銹鋼屈服強度很低，約為250?400MPa，在結(jié)構(gòu)件中使用受到很大的限制。隨著人類社會的高速發(fā)展，對316LN奧氏體不銹鋼屈服強度性能提出更高要求，成為高強高塑性奧氏體不銹鋼發(fā)展動力之一。
[0003]在強化措施中，常用的固溶強化作用已達到極致。很多強化方法不能兼顧強度與塑性，往往是強度提高了，塑性卻顯著下降。而細化晶粒不僅能大幅度地提高強度，還能保持塑性基本不變或小幅度下降，因此可以利用細化晶粒方法來提高強度。
[0004] 近年來，研究已經(jīng)表明應變誘導馬氏體結(jié)合退火工藝是一種細化奧氏體不銹鋼晶粒的有效方法。冷變形使奧氏體轉(zhuǎn)變成應變馬氏體，隨后退火使馬氏體回復再結(jié)晶得到納米晶/超細晶奧氏體，這種方法已經(jīng)獲得了極好強度和塑性匹配的奧氏體不銹鋼。這種高屈服強度的納米晶/超細晶奧氏體不銹鋼通過細晶強化獲得優(yōu)良的屈服強度和形變過程中相變誘導塑性(TRIP)效應或者孿晶誘發(fā)塑性(TWIP)效應得到極好的塑性，表現(xiàn)出極好的性能優(yōu)勢。
[0005]現(xiàn)有的細化晶粒的方法，往往受制于設備及苛刻的工藝條件，使得細晶/超細晶 316LN奧氏體不銹鋼的生產(chǎn)與制備十分困難，大大影響了后期的使用效果。等徑角擠壓法可以有效獲取納米晶或超細晶，但是該方法僅限于強度低、延展性好的材料。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有316LN奧氏體不銹鋼晶粒粗大導致屈服強度過低的問題，提供了一種提高316LN奧氏體不銹鋼力學性能的方法，通過本方法能夠獲得屈服強度為 450?600MPa，抗拉強度為1020?1220MPa，延伸率大于50%的316LN奧氏體不銹鋼，且本發(fā)明方法操作簡單，容易實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
[0007]實現(xiàn)本發(fā)明目的采用的技術(shù)方案是:一種提高316LN奧氏體不銹鋼力學性能的方法，所使用的316LN奧氏體不銹鋼的化學成分(質(zhì)量％)為《0.05, Si彡0.5, Mn彡1.5， 016.0?20.0，附7.0?11.0,5彡0.03，卩彡0.045，]?〇0.01?2.0小彡0.001，其余為卩6及不可避免雜質(zhì)。
[0008]具體步驟如下:
[0009](1)熱乳[〇〇1〇]將上述組分的316LN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1?5h，隨后乳成4?5mm厚的熱乳板，開乳溫度和終乳溫度分別為1170?1220°C和1070?1120°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。
[0011](2)對熱乳板進行冷乳-退火處理
[0012]在室溫下用冷乳機對熱乳板進行冷乳，冷乳后進行退火處理，將加熱爐的爐溫升至700?1000 °C后將乳制的板材放入保溫1?1000s，隨后迅速冷卻至室溫。[〇〇13]特別的，上述退火過程所使用的加熱爐為熱處理用箱式電阻爐。
[0014]通過上述操作，得到該不銹鋼的屈服強度為450?600MPa，抗拉強度為1020?1220MPa，延伸率大于50%。[〇〇15]本發(fā)明具有顯著的優(yōu)點:[〇〇16]1)本發(fā)明采用冷乳一退火工藝，晶粒細化效果顯著，能夠?qū)?16LN奧氏體不銹鋼的晶粒尺寸細化至4?4.5wii。
[0017]2)本發(fā)明所述的冷乳是在室溫下進行，而目前國內(nèi)外利用冷乳一退火工藝制備納米級奧氏體不銹鋼，冷乳大多是低溫或者是超低溫進行。本發(fā)明更易于工業(yè)化生產(chǎn)。
[0018]3)本發(fā)明所述的退火是在電阻式加熱爐中進行，更加接近實際生產(chǎn)情況。【附圖說明】
[0019]圖1為經(jīng)過實施例處理后316LN奧氏體不銹鋼的工程應力一工程應變曲線圖。[〇〇2〇]圖2為實施例中用鋼經(jīng)過冷乳-退火工藝處理后的EBSD圖?！揪唧w實施方式】[〇〇21]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。[〇〇22]首先，本實施例采用如下的設備:熱乳機為巾450熱乳機、冷乳機為巾325 X 400mm 四輥直拉式可逆冷乳機、退火用加熱爐為熱處理用箱式電阻爐。[〇〇23]本發(fā)明方法的具體操作如下:
[0024]取316LN奧氏體不銹鋼的成分(wt.%)如下:C為0.04，Si為0.34，Mn為1.15，Cr為18 ? 06，Ni為8 ? 33，S為0 ? 03，P為0 ? 04，Mo為0 ? 051，N為0 ? 0008，其余為Fe及不可避免雜質(zhì)。 [〇〇25]用熱乳機將上述組分的316LN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?1220°C并保溫2.5?3h，隨后乳成4mm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30°C/s的冷卻速率水冷至138 ?142 °C，再空冷至室溫。[〇〇26]隨后對熱乳板在冷乳機上進行冷乳一退火處理:
[0027]在室溫下用冷乳機對熱乳板進行冷乳，冷乳后通過加熱爐進行退火處理，將加熱爐的爐溫升至900 °C后將乳制的板材放入保溫300s，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。[〇〇28]經(jīng)過本實施例方法處理后316LN奧氏體不銹鋼的工程應力一工程應變曲線圖如圖1所示，處理后的316LN奧氏體不銹鋼屈服強度明顯提高，抗拉強度也顯著提高。圖2為實施例中用鋼經(jīng)過冷乳-退火工藝處理后的EBSD圖，處理后的316LN奧氏體不銹鋼的晶粒明顯細化，晶粒尺寸4?4.5wii。[〇〇29] 對實驗鋼進行力學性能實驗，本實施例得到該不銹鋼的屈服強度為487.4MPa，抗拉強度為1050.5MPa，延伸率為58.0%。
【主權(quán)項】
1.一種提高316LN奧氏體不銹鋼力學性能的方法，其特征在于，包括:S100、熱乳將316LN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1?5h，隨后乳成4?5mm厚的熱乳板；S200、對熱乳板進行冷乳一退火處理在室溫下用冷乳機對熱乳板進行冷乳，冷乳后進行退火處理，將加熱爐的爐溫升至700 ?1000 °C后將乳制的板材放入保溫1?1000s，隨后迅速冷卻至室溫。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述提高316LN奧氏體不銹鋼力學性能的方法，其特征在于，所述的 316LN奧氏體不銹鋼的質(zhì)量百分比含量為《0.05，Si<0.5，Mn<1.5，Crl6.0?20.0， ■ 7.0?11.0,5彡0.03，？彡0.045，]?〇0.01?2.0小彡0.001，其余為？6及不可避免雜質(zhì)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述提高316LN奧氏體不銹鋼力學性能的方法，其特征在于，步驟 S100中熱乳方法為:開乳溫度和終乳溫度分別為1170?1220°C和1070?1120°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316LN奧氏體不銹鋼力學性能的方法，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316LN奧氏體不銹鋼力學性能的方法，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316LN奧氏體不銹鋼力學性能的方法，其特征在于，通過該 方法制得的316LN奧氏體不銹鋼屈服強度為450?600MPa，抗拉強度為1020?1220MPa，延伸 率大于50%。
【文檔編號】C21D8/02GK106011681SQ201610482610
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月27日
【發(fā)明人】萬響亮, 許德明, 胡丞楊, 李光強, 徐光 , 吳開明, 肖然, 郭世琛
【申請人】武漢科技大學