[發明專利]一種屈服強度≥980MPa奧氏體不銹鋼的生產方法

有效

• 申請號: 202011624871.2
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112831640B
• 公開（公告）日: 2022-10-21
• 發明（設計）人: 萬響亮;柯睿;甘曉龍;胡丞楊;吳開明;趙杰
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: C21D8/02
• 分類號: C21D8/02;C23C8/26
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 段姣姣

一種屈服強度≥980MPa奧氏體不銹鋼的生產方法：對厚度為3mm的不銹鋼熱軋板在室溫下進行冷軋，軋制道次不低于4道次；進行滲氮，滲氮溫度控制在456～628℃；進行高溫退火：退火溫度在989～1113℃；在冷卻速度為3～24℃/s下冷卻至室溫。本發明不僅金相組織為全奧氏體，且不銹鋼板厚度在0.39～0.6mm，屈服強度在980～1290MPa，抗拉強度在1112～1452MPa，延伸率在13.0～15.5%；冷軋是在室溫下進行，在保持體心立方的馬氏體結構情況下進行滲氮使氮含量提到最高；高溫退火使馬氏體組織切變為全奧氏體組織的同時仍然保持超細結構。

技術領域

本發明涉及不銹鋼的生產方法，具體涉及一種屈服強度≥980MPa奧氏體不銹鋼的生產方法。

背景技術

奧氏體不銹鋼占世界不銹鋼總產量的70％以上，該鋼具有良好的耐腐蝕性能和高的塑韌性。然而，其晶粒為粗大的面心立方結構，導致應力作用下極易發生變形，屈服強度僅為200-300MPa。隨著世界資源消耗等問題日趨突出，急需開發超高強度的奧氏體不銹鋼，通過薄規格的超高強度奧氏體不銹鋼替代低強度級別的厚鋼板，已成為發展趨勢，也是社會發展的必然選擇。

目前，能提高不銹鋼強度的同時保持奧氏體結構及高的塑韌性和耐腐蝕性能的有效方法很少。間隙原子氮的固溶能有效提高奧氏體不銹鋼強度的同時保持高的塑韌性和耐腐蝕性能，然而氮在奧氏體不銹鋼冶煉時難以添加，且奧氏體不銹鋼滲氮過程氮元素在面心立方結構中擴散非常慢，制備的加氮奧氏體不銹鋼中氮含量大多為0.6％以下，加氮的奧氏體不銹鋼屈服強度通常小于450MPa。

大冷變形結合退火工藝也是一種提高奧氏體不銹鋼強度的有效方法，利用大冷變形產生形變馬氏體，隨后退火發生逆相變獲得超細晶奧氏體不銹鋼。細晶強化在提高強度的同時還能保持良好的塑韌性和耐腐蝕性能。然而，大冷變形結合退火工藝制備的不銹鋼難以同時獲得超高強度和全奧氏體結構。這是因為短時退火獲得超細晶粒的不銹鋼具有超高強度，但也保留部分馬氏體結構；退火時間延長會促使馬氏體完全逆轉變為奧氏體，此時也導致晶粒逐漸長大，對應的屈服強度迅速下降，該方法獲得的具有全奧氏體結構的細晶不銹鋼屈服強度難以超過700MPa。屈服強度級別在900MPa以上、全奧氏體結構、高的塑韌性和耐腐蝕性能的不銹鋼尚無法制備。

中國專利公開號為CN104451082的文獻中，公開了《一種晶粒尺寸小于100nm的304奧氏體不銹鋼的制備方法》。該文獻中采用三階段冷軋-退火工藝處理，25-35％的壓下量進行冷軋，隨后在800-900℃保溫5-20min后，多次重復后制備了晶粒尺寸小于100nm的304不銹鋼。該方法制備的不銹鋼屈服強度為1100-1200MPa，抗拉強度為1250-1350MPa。但是該工藝在800-900℃保溫5-20min后，仍然會有部分應變誘導馬氏體組織殘留，不能算全奧氏體結構。如果繼續退火消除馬氏體結構，這期間必然導致奧氏體晶粒粗大，屈服強度則會急劇下降，難以得到屈服強度大于980MPa的全奧氏體結構不銹鋼。

中國專利公開號為CN103088283A的文獻中，公開了《一種奧氏體不銹鋼分段加壓固溶氮化催滲方法》。該文獻中對奧氏體不銹鋼采用500-700℃氮化預處理5-10小時，隨后升溫到900-1200℃進行固溶氮化處理1-20小時，得到滲氮層厚度約為90-311微米的奧氏體不銹鋼。然而，該工藝制備的產品并沒有給出N含量、強度和塑性的數據。根據工藝可知滲氮前奧氏體不銹鋼組織為粗大奧氏體晶粒，在500-700℃區間滲氮，氮在奧氏體結構中擴散系數太小導致鋼中氮含量并不會太高；此外該方法還要對不銹鋼在900-1200℃保溫1-20小時，高溫條件下長時間退火會導致奧氏體不銹鋼晶粒尺寸異常粗大，材料的屈服強度和抗拉強度會急劇下降，難以得到屈服強度大于980MPa的全奧氏體結構不銹鋼。

發明內容

本發明的目的在于解決現有技術存在的強度級別與不銹鋼為全奧氏體組織不能同時滿足要求，且強度級別低的不足，提供一種厚度在0.39～0.60mm，屈服強度在980～1290MPa，抗拉強度在1112～1452MPa，延伸率在13.0～15.5％的奧氏體不銹鋼的生產方法。