[發明專利]一種細化高錳奧氏體鋼晶粒的熱軋工藝方法

有效

• 申請號: 201410032231.0
• 申請日: 2014-01-23
• 公開（公告）號: CN103805764A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發明（設計）人: 付瑞東;李藝君
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: C21D8/00
• 分類號: C21D8/00;B21B37/00
• 代理公司: 石家莊一誠知識產權事務所 13116
• 代理人: 續京沙

技術領域：

本發明屬于合金鋼生產領域，特別涉及一種細化高錳奧氏體鋼晶粒的熱軋工藝方法。

背景技術：

高錳奧氏體鋼是一類用途廣泛的合金鋼，例如典型的Mn13鋼是主要用于建筑、礦山機械中耐磨構件的制造；高錳和含氮的奧氏體鋼可替代傳統含鎳奧氏體不銹鋼，主要用于各種耐腐蝕、低溫以及生物工程等領域。而具有高強度、高沖擊吸收能的高錳碳系的孿晶誘發塑性鋼已在軌道交通等領域顯示了巨大的應用潛勢。上述各類高錳鋼的顯著特點是室溫下具有相對穩定的單相奧氏體組織，所以不能通過熱處理來細化晶粒而達到提高強度的目的。

作為結構用鋼，高錳鋼的屈服強度往往是結構設計和安全評定的基本性能指標。在現有技術中，采用添加合金元素進行固溶強化和彌散強化，可在一定程度上提高高錳鋼的屈服強度，但這類方法會因加入大量的合金元素而使鋼的成本顯著增加。相比之下，晶粒細化則是提高高錳鋼屈服強度最有效的方法。

通常對于這種單相組織鋼種的晶粒細化有兩類方法：一種是采用冷軋和再結晶退火來細化晶粒，但這種方法對于強加工硬化能力的高錳鋼不適用；另一種是采用在再結晶溫度區間的熱軋來細化晶粒，這是目前高錳鋼變形加工的重要方法。專利“一種高氮奧氏體不銹鋼的熱加工工藝”（專利公開號：CN101748252A）中，為解決該鋼在熱加工過程中易形成析出相和變形開裂的問題，需在1050℃～1200℃溫度范圍內進行多道次軋制，同時通過細化晶粒來提高強度。然而，由于其軋制溫度高且變形溫度區間太窄，盡管采用多道次軋制，通過動態再結晶機制細化晶粒的作用不顯著，且很難觸發多次再結晶，因而晶粒僅發生一定程度的細化。

發明內容：

本發明的目的在于提供一種能獲得均勻細小晶粒組織的細化高錳奧氏體鋼晶粒的熱軋工藝方法。本發明主要是將高錳奧氏體鋼進行多道次、不同壓下量和變形速率的組合軋制，控制各道次間的組織關聯性和動態組織演化過程，進而獲得均勻細小晶粒組織的高錳奧氏體鋼。

本發明的具體技術方案如下：

1、本發明采用錳含量為12～40%，氮含量為0～0.4%的高錳奧氏體鋼。

2、將上述高錳奧氏體鋼以100℃/min的加熱速度被加熱到1150℃～1250℃，并保溫1小時，而后冷至1000℃～1050℃開始第一道次軋制，軋制參數為：變形速率0.005～0.008s^-1，壓下量20%。

3、間隔5s后，進行第二道次軋制，軋制參數為：變形速率0.1～0.5s^-1，壓下量40%。

4、間隔5s后，進行第三道次軋制，軋制參數為：變形速率1～5s^-1，壓下量30%。

5、終軋溫度控制在950℃以上，軋制后迅速噴水冷卻。

上述工藝方案的工藝原理是通過增加每道次軋制的變形速率，進而觸發多次動態再結晶，使得晶粒得到充分細化。

本發明與現有技術相比具有如下優點：

1、高錳奧氏體鋼經三道次不同壓下量、不同應變速率下的熱軋，促發多次完全再結晶，晶粒尺寸從100μm細化到4～10μm，得到超細晶粒高錳奧氏體鋼。

2、本發明與現有一道次軋制相比，所獲得的再結晶晶粒尺寸更細小，分布更均勻，通過細晶強化可顯著提高高錳奧氏體鋼的屈服強度和斷裂韌性。

3、由于軋制溫度高，因此軋制變形抗力小，適于大厚度高錳奧氏體鋼的軋制。

附圖說明：

圖1為未進行軋制的水韌熱處理態24Mn1Cr2Si0.1N奧氏體鋼組織形貌圖。

圖2為現有技術經一道次90%壓下量，應變速率為0.005s^-1條件下軋制的24Mn1Cr2Si0.1N奧氏體鋼組織形貌圖。

圖3為本發明實例一中經三道次軋制后的24Mn1Cr2Si0.1N奧氏體鋼組織形貌圖。

圖4為未進行軋制的水韌熱處理態Fe-38Mn奧氏體鋼組織形貌圖。

圖5為本發明實例二中經三道次軋制后的Fe-38Mn奧氏體鋼組織形貌圖。

具體實施方式：

實施例1