[發明專利]一種調控高Nb奧氏體不銹鋼中碳化物形態的冷變形工藝

在審

• 申請號: 202210209662.4
• 申請日: 2022-03-04
• 公開（公告）號: CN114645113A
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發明（設計）人: 嚴偉;徐海濤;史顯波;燕春光;單以銀;肖常志;戎利建;付曉剛;楊紅義;李依依
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所;中國原子能科學研究院
• 主分類號: C21D1/00
• 分類號: C21D1/00;C21D1/26;C21D6/00;C21D8/02;C21D8/06;C22C38/02;C22C38/04;C22C38/34;C22C38/42;C22C38/44;C22C38/48;C22C38/58
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

本發明屬于不銹鋼加工工藝領域，具體涉及一種調控高Nb奧氏體不銹鋼中碳化物形態的冷變形工藝。該工藝包括如下步驟：(1)均質化處理：將冶煉澆鑄的高Nb奧氏體不銹鋼鑄錠放入高溫爐均質化處理；(2)鑄錠熱加工：將均質化后的鑄錠進行熱鍛或者熱軋成鍛棒或板材；(3)固溶熱處理：將熱鍛或熱軋的鍛棒或板材進行固溶處理；(4)冷變形：將熱處理后的鍛棒或板材進行冷拉拔或冷軋；(5)退火熱處理：冷拉拔或冷軋后的鍛棒或板材在800～900℃保溫2～4小時，空冷。本發明可以消除高Nb奧氏體不銹鋼在凝固后期形成的一次粗大NbC，獲得數量密度高、尺寸細小、彌散分布的NbC，可對高Nb奧氏體不銹鋼的綜合性能產生積極影響。

技術領域

本發明屬于不銹鋼加工工藝領域，具體涉及一種調控高Nb奧氏體不銹鋼中碳化物形態的冷變形工藝，實現細化高Nb奧氏體不銹鋼中碳化鈮尺寸和使其均勻分布。

背景技術

鈮(Nb)是奧氏體不銹鋼中常用的合金化元素，與C的結合力較強，奧氏體不銹鋼中加入Nb的主要作用是與鋼中的C優先結合形成NbC，以防止形成對晶間腐蝕有害的含Cr碳化物。除此之外，奧氏體不銹鋼中加入適當的Nb和C之后，形成的納米尺寸NbC還可以提高高溫強度、持久/蠕變強度、抗松弛性能等高溫性能。

根據熱力學粗略計算，如果將奧氏體中的C全部固定為NbC，Nb含量需要加入C含量的7.78倍，考慮到Nb還要與鋼中的O、N等化合形成相應的氧化物、氮化物而部分消耗，所以標準中規定奧氏體不銹鋼中的Nb含量應不少于10倍的C含量。由此可見，隨著奧氏體不銹鋼中C含量的增加，Nb含量呈10倍的增加。然而，Nb在鋼中是一種易偏析元素，當Nb在奧氏體不銹鋼中的含量較高時，鋼液熔煉后澆注凝固過程中會形成一次粗大的含Nb碳化物。粗大含Nb碳化物在后續的熱加工過程中不能完全消除，不但起不到應有的作用，反而會惡化材料的其他性能，例如疲勞性能、高溫強度、持久性能、抗應力松弛性能等等。因此，在不改變Nb含量前提下如何將粗大一次含Nb碳化物調控為納米尺寸的細小均勻分布的NbC是高Nb奧氏體不銹鋼的一個工程技術難題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種調控高Nb奧氏體不銹鋼中碳化物形態的冷變形工藝，將高Nb奧氏體不銹鋼中初生的粗大NbC通過冷變形的方法細化成均勻分布的納米尺寸NbC，從而獲得高Nb奧氏體不銹鋼優異的綜合性能。

本發明的技術方案是：

一種調控高Nb奧氏體不銹鋼中碳化物形態的冷變形工藝，包括如下步驟：

(1)均質化處理：將冶煉澆鑄的高Nb奧氏體不銹鋼鑄錠放入高溫爐均質化處理，具體工藝為：鑄錠在室溫隨爐升至1200～1280℃，保溫時間不少于12小時，出爐空冷至室溫；

(2)鑄錠熱加工：將均質化后的鑄錠進行熱鍛或者熱軋成鍛棒或板材；

(3)固溶熱處理：將熱鍛或熱軋的鍛棒或板材進行固溶處理：在1000～1150℃保溫0.5～2小時，空冷至室溫；

(4)冷變形：將熱處理后的鍛棒或板材進行冷拉拔或冷軋；

(5)退火熱處理：冷拉拔或冷軋后的鍛棒或板材在800～900℃保溫2～4小時，空冷至室溫。

所述的調控高Nb奧氏體不銹鋼中碳化物形態的冷變形工藝，步驟(2)中，熱鍛工藝為：鑄錠于室溫隨爐升至1150～1200℃，保溫時間不少于8小時；初鍛溫度1080～1180℃，終鍛溫度850～950℃，鍛造中進行縱-橫-縱三向反復大壓下量鍛打，反復次數不小于6次，單次變形量10％，總鍛造比20，鍛造后空冷至室溫。

所述的調控高Nb奧氏體不銹鋼中碳化物形態的冷變形工藝，步驟(2)中，熱軋工藝為：鑄錠于室溫隨爐升至1150～1200℃，保溫時間不少于8小時；初軋溫度1130～1180℃，終軋溫度800～900℃；單道次壓下量不小于20％，總壓下量不小于90％，軋制后空冷至室溫。