[發明專利]一種高強度高塑/韌性不銹鋼的制備方法

無效

• 申請號: 201110327451.2
• 申請日: 2011-10-25
• 公開（公告）號: CN102329938A
• 公開（公告）日: 2012-01-25
• 發明（設計）人: 鄭志軍;高巖
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C21D8/00
• 分類號: C21D8/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 羅觀祥

技術領域

本發明涉及高強不銹鋼制備方法，特別涉及一種高強度高塑/韌性不銹鋼的制備方法。

背景技術

自1913年英國的Brearly首次提出“不銹鋼”的概念以來，從最開始的鐵素體不銹鋼到奧氏體不銹鋼，再到現在的各種超低碳高性能不銹鋼，不銹鋼的煉制工藝和使用范圍都得到了極大的發展，生產的鋼種已經達到上百種。不銹鋼材料以其優異的耐腐蝕性能和一定的力學性能成為工業和軍事發展不可或缺的重要工程材料，應用范圍遍及石油、化工、紡織、核能和航空等各個領域。2005年我國不銹鋼消費量為522萬噸，比2004年增長16.7％，已經連續5年保持世界第一。隨著現代化工、家電、醫療器械以及現代海洋等事業的進一步發展，對不銹鋼的性能也提出了更高的使用要求。

通常奧氏體不銹鋼存在強度和硬度較低的不足，使得由奧氏體不銹鋼制成的產品易發生屈服變形引起失效或者磨損，從而降低產品的使用壽命，因此需開發一些特殊工藝來提高奧氏體不銹鋼的強度和硬度，從而達到改善材料性能、提高產品質量的目的。

大量的研究表明，細晶強化可以實現金屬材料強度和塑性或塑性的同時提高，達到完美的優化。該方法將采用這種強化方法來實現不銹鋼的強化。

等徑角擠壓(Equal?Channel?Angular?Processing，ECAP)法是一種有效的獲取納米晶或超細晶材料的方法，它是20世紀80年代前蘇聯科學家Segal在研究鋼的變形織構和顯微組織結構時，為獲得純剪切應變而開發的一種大塑性變形方法，目的是不改變材料的三維尺寸，進行多次擠壓而獲得特殊的變形織構。90年代后，R.Z.Valiev利用該技術使材料產生大應變來細化多晶材料，獲得了亞微米級或納米級的超細晶結構材料。目前利用ECAP工藝制備塊體超細晶材料的研究大都限于強度較低、延展性較好的材料，如Al、Cu、純Ni、純鐵等，擠壓過程在室溫下進行。例如J.W.Wang等在室溫下使用ECAP法把1060商用純鋁經過兩道次擠壓制備出晶粒寬約1～2um長約2～3um的樣品。SeungZeon?Han等采用ECAP法中的BC路徑把純銅經過4道次的擠壓獲得了晶粒直徑約為300nm的超細晶材料。K.SitaramaRaju等利用ECAP法中的BC路徑把純鎳經過12道次擠壓獲得了平均晶粒尺寸為0.23um的樣品。M.Sus-Ryszkowska等利用ECAP法把純鐵經過12道次擠壓，使應變達到13.8，最終獲得平均晶粒尺寸為170nm的超細晶材料。

發明內容

為克服現有技術的缺點和不足，本發明提供一種高強度高塑/韌性不銹鋼的制備方法；在ECAP擠壓后對不銹鋼再進行熱處理，有效恢復ECAP擠壓后不銹鋼的塑性，以達到強度、韌性較好的匹配。

本發明通過下述技術方案實現：

一種高強度高塑/韌性不銹鋼的制備方法，如下步驟：

(1)ECAP擠壓：首先將ECAP模具加熱至450℃～500℃，然后將不銹鋼試樣放入模具內保溫20～30分鐘，然后進行擠壓，擠壓速度為200mm/min，擠壓路徑Bc；

(2)退火工藝：將上述擠壓后的不銹鋼試樣放入熱處理爐內，進行600℃-10min的退火處理，然后空冷至室溫。

上述步驟(1)擠壓道次為1～8道次；

上述步驟(1)ECAP模具首先加熱至500℃。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

本發明將把ECAP工藝應用在304不銹鋼上，并且應用該技術成功獲得無缺陷塊體納米晶結構不銹鋼。在利用超細晶的特性提高不銹鋼強度的同時，通過選擇最佳退火工藝來有效恢復ECAP納米化后不銹鋼的塑性，以獲得高強度、高塑/韌性的綜合性能優異的新型不銹鋼。

本發明工藝步驟簡便易行，成本低廉，具有較高的市場應用價值。

附圖說明

圖1是實施例1～3熱處理前后的顯微硬度變化情況；

圖2是實施例1～3熱處理前后的抗拉強度變化情況；

圖3是實施例1～3熱處理前后的延伸率變化情況；

圖4中，(a)是原始不銹鋼的TEM圖像；(b)是實施例1的TEM圖像；(c)是實施例2的TEM圖像；(d)是實施例3的TEM圖像；

圖5是第8道次試樣經600℃-10min退火處理后的TEM照片，其中(b)是(a)對應的暗場像。

具體實施方式

下面對本發明的具體實施方式作進一步詳細的說明，但本發明的實施方式不限于此。