[發(fā)明專利]TWIP和納米孿晶奧氏體不銹鋼及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201280047647.9
• 申請(qǐng)日: 2012-09-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103857813A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-06-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 烏爾麗卡·伊薩克松;柴國(guó)才
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山特維克知識(shí)產(chǎn)權(quán)股份有限公司
• 主分類號(hào): C22C38/00
• 分類號(hào): C22C38/00;C22C38/40;C22C38/42;C22C38/44;C22C38/58;C21D8/02
• 代理公司: 中原信達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11219
• 代理人: 張爽;郭國(guó)清

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及具有孿晶誘發(fā)塑性（TWIP）的奧氏體不銹鋼，和制備含有納米孿晶的奧氏體不銹鋼材料的方法。

背景技術(shù)

奧氏體不銹鋼形成一組重要的合金。奧氏體不銹鋼由于具有優(yōu)異的耐腐蝕性，延展性和良好的強(qiáng)度而廣泛用于許多不同的應(yīng)用中。經(jīng)退火的奧氏體不銹鋼是相對(duì)軟的。盡管有很多強(qiáng)化奧氏體不銹鋼的方式，但這些強(qiáng)化操作經(jīng)常導(dǎo)致不希望的延展性降低。

最近，在金屬材料中引入納米孿晶已經(jīng)證明是一種獲得具有高強(qiáng)度和高延展性的材料的有效方式。然而不是所有的材料都能接受這樣的處理。另外，不存在通過(guò)其可以在材料中誘發(fā)納米孿晶的通用操作。不同的方法已經(jīng)被說(shuō)明對(duì)在不同材料中誘發(fā)納米孿晶有效果。孿晶可以被定義為兩個(gè)分開(kāi)的晶體，它們共享一些相同的晶體點(diǎn)陣。對(duì)于納米孿晶，在所述分開(kāi)的晶體之間的距離小于1000nm。

在US2006/0014039中公開(kāi)了在不銹鋼的金屬箔中誘發(fā)納米孿晶的方法。將不銹鋼濺鍍沉積到基底上。所述納米孿晶化通過(guò)將負(fù)偏壓施加到所述基底上實(shí)現(xiàn)，將負(fù)偏壓施加到所述基底上導(dǎo)致來(lái)自周圍保護(hù)性氣氛的氬離子的轟擊。這種轟擊改變了所述涂層的內(nèi)在的生長(zhǎng)殘余應(yīng)力，從而形成受控的孿晶層。所述方法因此僅適用于生產(chǎn)涂層或箔，而不適用于金屬的整塊。

EP1567691公開(kāi)了在銅材料中通過(guò)電沉積法誘發(fā)納米孿晶的方法。然而所述方法被限制于對(duì)銅材料起作用。

將納米孿晶引入到金屬材料中的另一個(gè)可能的方式是使所述材料塑性變形。在科技文章“通過(guò)納米級(jí)孿晶強(qiáng)化的316L奧氏體不銹鋼（316L?austenite?stainless?steels?strengthened?by?means?of?nano-scale?twins）”（Journal?of?Materials?Science?and?Technology,26,4,第289-292頁(yè),作者Liu,G.Z.，Tao,N.R.，和Lu,K）中給出了一個(gè)實(shí)例。在該文章中描述了通過(guò)在高應(yīng)變率下的塑性變形誘發(fā)納米級(jí)孿晶化的方法。所述材料的強(qiáng)度因此被提高了。另一方面，所述納米孿晶材料的可塑性（延展性）非常有限，其具有約6%的斷裂伸長(zhǎng)率。為了改進(jìn)所述可塑性，所述塑性變形需要隨后進(jìn)行熱退火，以部分地重結(jié)晶所述變形的結(jié)構(gòu)。

即使存在提高奧氏體不銹鋼強(qiáng)度的成功實(shí)例，但沒(méi)有在奧氏體不銹鋼的整個(gè)組成范圍上起作用的誘發(fā)納米孿晶的通用方法。另外，尚沒(méi)有報(bào)道在奧氏體鋼中的孿晶誘發(fā)塑性（TWIP）。TWIP意味著在塑性變形過(guò)程中已經(jīng)發(fā)生孿晶的形成，并且因此實(shí)現(xiàn)了所述強(qiáng)度和所述延展性或伸長(zhǎng)率二者的增加。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種具有改進(jìn)強(qiáng)度的奧氏體不銹鋼材料及其制備方法。另一個(gè)目的是提供具有改進(jìn)延展性或伸長(zhǎng)率的奧氏體不銹鋼材料，和又一個(gè)目的是提供具有改進(jìn)強(qiáng)度和改進(jìn)延展性或伸長(zhǎng)率二者的奧氏體不銹鋼材料，例如具有孿晶誘發(fā)塑性的奧氏體不銹鋼。這些目的通過(guò)根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求的本發(fā)明實(shí)現(xiàn)。

根據(jù)第一個(gè)方面，本發(fā)明涉及制備納米孿晶奧氏體不銹鋼的方法，特征在于如下步驟：提供奧氏體不銹鋼，該奧氏體不銹鋼含有不超過(guò)0.018wt%的C、0.25～0.75wt%的Si、1.5～2wt%的Mn、17.80～19.60wt%的Cr、24.00～25.25wt%的Ni、3.75～4.85wt%的Mo、1.26～2.78wt%的Cu、0.04～0.15wt%的N和余量的Fe，以及不可避免的雜質(zhì)；使所述奧氏體不銹鋼達(dá)到低于0℃的溫度；和在該溫度下將塑性變形賦予所述奧氏體鋼至對(duì)應(yīng)于至少30%的塑性變形的程度，使得在所述材料中形成納米孿晶。

根據(jù)第二個(gè)方面，本發(fā)明涉及一種奧氏體不銹鋼材料，該奧氏體不銹鋼材料含有不超過(guò)0.018wt%的C、0.25～0.75wt%的Si、1.5～2wt%的Mn、17.80～19.60wt%的Cr、24.00～25.25wt%的Ni、3.75～4.85wt%的Mo、1.26～2.78wt%的Cu、0.04～0.15wt%的N和余量的Fe，以及不可避免的雜質(zhì)；其中在所述材料中的平均納米級(jí)間距低于1000nm和其中所述納米孿晶密度高于35%。

這樣的奧氏體不銹鋼材料通過(guò)本發(fā)明的方法形成，并且這樣的鋼材料具有非常好的抗張性質(zhì)和延展性，它們遠(yuǎn)優(yōu)于具有同樣組成但沒(méi)有誘發(fā)的納米孿晶的奧氏體不銹鋼材料的抗張性質(zhì)和延展性。這對(duì)于已經(jīng)被退火或冷加工的具有相同組成的奧氏體不銹鋼材料也是正確的。

附圖說(shuō)明

下面將參照附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明，其中：

圖1顯示了說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的方法的邏輯流程圖；