[發(fā)明專(zhuān)利]高強(qiáng)度316L不銹鋼及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410291563.0
• 申請(qǐng)日: 2014-06-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104073729A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 喇培清;張鵬;孟倩;魏玉鵬;盧學(xué)峰;郭鑫
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 蘭州理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C22C38/38
• 分類(lèi)號(hào): C22C38/38;C22C38/22
• 代理公司: 蘭州振華專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司 62102
• 代理人: 董斌

技術(shù)領(lǐng)域

?本發(fā)明涉及高強(qiáng)度不銹鋼的制備技術(shù)。

背景技術(shù)

316L不銹鋼在石油化工、國(guó)防工業(yè)、核工業(yè)、海洋器械等方面得到大量應(yīng)用。目前普遍使用的316L不銹鋼，其基體是奧氏體組織，高溫時(shí)不發(fā)生相變，不能通過(guò)熱處理的方式強(qiáng)化，但通過(guò)添加合金元素，進(jìn)行固溶處理和表面處理可提高其強(qiáng)度。另外，316L不銹鋼抗氧化主要依賴(lài)于表面FeO·Cr₂O₃氧化膜的形成，然而а-Cr₂O₃膜在高于600℃的潮濕工作環(huán)境下會(huì)形成具有揮發(fā)性的鉻的氫氧化物，惡化了穩(wěn)定性，從而抑制了不銹鋼在許多高溫苛刻環(huán)境下的長(zhǎng)效使用。引起奧氏體不銹鋼晶間腐蝕的主要有兩方面的因素，即Cr₂₃C₆或σ相沿晶界的析出。而316L不銹鋼中含碳量大概為0.019%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），因此由于鉻的碳化物沿晶間析出而引起316L不銹鋼晶間腐蝕速率增大是其中一個(gè)原因；另一方面，在316L不銹鋼中鉬元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為2%，而Mo會(huì)促進(jìn)σ相在晶界析出，從而增大了316L不銹鋼的晶間腐蝕的傾向，使得其晶間腐蝕速率進(jìn)一步升高。在316L的基礎(chǔ)上加入1.5%~2%（質(zhì)量百分比）的鋁元素以后，鋁元素不僅以固溶的方式強(qiáng)化基體，同時(shí)，鋁是鐵素體形成元素，鋁元素的加入還使得基體中有部分鐵素體相析出，形成兩相組織，提高合金的強(qiáng)度；另外，鋁元素的加入使得合金基體表面形成較FeO·Cr₂O₃更穩(wěn)定、生長(zhǎng)速度更慢的Al₂O₃保護(hù)膜，進(jìn)而提高316L的耐腐蝕性。316L不銹鋼的供貨狀態(tài)為板材，然而，高溫下Fe原子在鐵素體基體中的擴(kuò)散系數(shù)比在奧氏體基體中的擴(kuò)散系數(shù)大兩個(gè)數(shù)量級(jí)，因此在合金熱成型的過(guò)程中，變形優(yōu)先在鐵素體基體中進(jìn)行。而奧氏體基體和鐵素體基體在交界處的協(xié)調(diào)變形能力較差，因此很容易在熱加工成板材的過(guò)程中萌生微裂紋，從而增大了高強(qiáng)度316L不銹鋼制備的難度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種高強(qiáng)度316L不銹鋼及其制備方法。

本發(fā)明是高強(qiáng)度316L不銹鋼及其制備方法，高強(qiáng)度316L不銹鋼，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，其成分為：N：12.00~16.00%，Cr：16.00~?19.00%，Si≤1.0%，P≤0.035%，S≤0.03%，C≤0.03%，Mo：1.8~2.5%，Mn≤2.0%，Al：1.5%~2.0%，?余量為Fe。

高強(qiáng)度316L不銹鋼制備方法，其步驟為：

（1）316L不銹鋼板中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%~3%的Al元素，在加熱爐中在大氣環(huán)境下加熱到700℃，保溫半小時(shí)，再加熱至1540℃左右、保溫20分鐘；

（2）將熔融態(tài)鋼水澆注到鑄型中，鑄型為呋喃樹(shù)脂石英砂型，砂型底部預(yù)埋20mm厚的冷鐵；將所得的316L不銹鋼鑄錠線(xiàn)切割為35mm×40mm×（5.5~6）mm的鑄板；?

（3）將切好的鑄板進(jìn)行軋制，軋制溫度為1100-1200℃，保溫時(shí)間10-15分鐘，軋制道次10~30道次，軋制總變形量約為30%-70%；

（4）將軋制好的試樣進(jìn)行固溶處理：在1030～1050℃保溫25～30min后水淬。

本發(fā)明的室溫力學(xué)性能與國(guó)標(biāo)固溶態(tài)316L力學(xué)性能對(duì)比如下表：

拉伸實(shí)驗(yàn)在島津AT10t試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，最大載荷10t，拉伸速率0.1mm/min。每個(gè)成分測(cè)試3個(gè)工件，測(cè)出載荷位移曲線(xiàn)，根據(jù)載荷位移曲線(xiàn)數(shù)據(jù)計(jì)算出相應(yīng)的應(yīng)力和應(yīng)變值，并求出其平均值。由于在實(shí)驗(yàn)室條件下中頻爐爐所能熔煉的工件較小，在設(shè)計(jì)拉伸工件時(shí)按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)同比例縮小3倍，標(biāo)距l(xiāng)₀=10.32mm，lc=12.75mm，寬度=3.4mm，厚度=1mm。

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從表中可以看出，本發(fā)明的合金在室溫的綜合力學(xué)性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)316L不銹鋼，合金的綜合力學(xué)性能得到較大幅度的提升。上述的這些性能指數(shù)都是嚴(yán)格按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)來(lái)執(zhí)行的。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明是高強(qiáng)度316L不銹鋼及其制備方法，高強(qiáng)度316L不銹鋼，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，其成分為：N：12.00~16.00%，Cr：16.00~?19.00%，Si≤1.0%，P≤0.035%，S≤0.03%，C≤0.03%，Mo：1.8~2.5%，Mn≤2.0%，Al：1.5%~2.0%，?余量為Fe。

高強(qiáng)度316L不銹鋼制備方法，其步驟為：