[發(fā)明專利]一種提高316LN奧氏體不銹鋼力學性能的方法

有效

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• 申請日: 2016-06-27
• 公開（公告）號: CN106011681B
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發(fā)明（設計）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（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: C22C38/44
• 分類號: C22C38/44;C22C38/04;C22C38/02;C21D8/02
• 代理公司: 武漢開元知識產(chǎn)權代理有限公司42104
• 代理人: 胡紅林

技術領域

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。

背景技術

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、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，在結構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。

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。

近年來，研究已經(jīng)表明應變誘導馬氏體結合退火工藝是一種細化奧氏體不銹鋼晶粒的有效方法。冷變形使奧氏體轉變成應變馬氏體，隨后退火使馬氏體回復再結晶得到納米晶/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。

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

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)。

實現(xiàn)本發(fā)明目的采用的技術方案是：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：C≤0.05，Si≤0.5，Mn≤1.5，Cr16.0～20.0，Ni7.0～11.0，S≤0.03，P≤0.045，Mo0.01～2.0，N≤0.001，其余為Fe及不可避免雜質(zhì)。

具體步驟如下：

(1)熱軋

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℃并保溫1～5h，隨后軋成4～5mm厚的熱軋板，開軋溫度和終軋溫度分別為1170～1220℃和1070～1120℃，熱軋結束后以25～35℃/s的冷卻速率水冷至120～170℃，再空冷至室溫。

(2)對熱軋板進行冷軋-退火處理

在室溫下用冷軋機對熱軋板進行冷軋，冷軋后進行退火處理，將加熱爐的爐溫升至700～1000℃后將軋制的板材放入保溫1～1000s，隨后迅速冷卻至室溫。

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。

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％。

本發(fā)明具有顯著的優(yōu)點：

1)本發(fā)明采用冷軋—退火工藝，晶粒細化效果顯著，能夠將316LN奧氏體不銹鋼的晶粒尺寸細化至4～4.5μm。

2)本發(fā)明所述的冷軋是在室溫下進行，而目前國內(nèi)外利用冷軋—退火工藝制備納米級奧氏體不銹鋼，冷軋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)。

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

圖1為經(jīng)過實施例處理后316LN奧氏體不銹鋼的工程應力—工程應變曲線圖。

圖2為實施例中用鋼經(jīng)過冷軋-退火工藝處理后的EBSD圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。

首先，本實施例采用如下的設備：熱軋機為φ450熱軋機、冷軋機為φ325×400mm四輥直拉式可逆冷軋機、退火用加熱爐為熱處理用箱式電阻爐。