[發(fā)明專利]一種以Mn代Ni型雙相不銹鋼的多道次壓縮制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211035942.4
• 申請日: 2022-08-27
• 公開（公告）號: CN115418548B
• 公開（公告）日: 2023-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊銀輝;高梓豪;高志新;夏高令;雷子漪;袁濤
• 申請（專利權(quán)）人: 昆明理工大學(xué)
• 主分類號: C22C33/04
• 分類號: C22C33/04;C22C38/02;C22C38/42;C22C38/44;C22C38/58;B21B1/38;B21B37/16;B21B37/74;C21D1/18;C21D8/02
• 代理公司: 昆明隆合知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 53220
• 代理人: 龍燕

本發(fā)明公開了一種以Mn代Ni型雙相不銹鋼的多道次壓縮制備方法，屬于鋼鐵合金材料技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)在于調(diào)控錳的含量，控制熱變形溫度在850~1200℃范圍，應(yīng)變速率在0.1s^?1~1s^?1，通過多道次壓縮調(diào)控錳含量與應(yīng)變速率、變形溫度、變形量之間的關(guān)系，獲得細(xì)晶化組織和性能強(qiáng)化的多道次熱壓縮工藝。本發(fā)明所述方法通過調(diào)控Mn含量，可在熱加工過程中獲得有利于兩相再結(jié)晶，塑性大幅增強(qiáng)，消除加工硬化的壓縮試樣。此外，相比于現(xiàn)有普遍的單道次直接壓縮，增加壓縮道次數(shù)量、減少每道次的壓縮變形量可以獲得更寬的控制變形量范圍，增加容錯(cuò)率，獲得避免裂紋出現(xiàn)、晶粒細(xì)化程度高的熱壓縮試樣。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種以Mn代Ni型雙相不銹鋼的多道次壓縮制備方法，屬于鋼鐵合金材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

雙相不銹鋼（Duplex?Stainless?Steel，簡稱?DSS）兼顧了鐵素體(d)和奧氏體(g)兩相組織特征，且其中一相比例約為45%?~55%，特殊情況下含量較少的相至少占30%。雙相不銹鋼擁有低成本和高性能的雙重優(yōu)勢，是一種強(qiáng)度高、耐蝕性好的結(jié)構(gòu)工程材料，被廣泛應(yīng)用于石油化工，裝備制造、海水淡化以及核電工程等領(lǐng)域，成為近年來耐蝕合金研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。然而，鎳資源稀缺且價(jià)格日益攀升嚴(yán)重阻礙了雙相不銹鋼的應(yīng)用，而Mn和N都能夠有效的穩(wěn)定奧氏體，提高鋼的強(qiáng)化效果和耐腐蝕性；節(jié)Ni型雙相不銹鋼是用廉價(jià)的Mn和N取代雙相不銹鋼中的Ni，且Mn在同等重量下比Ni便宜10倍左右，還可有效提高N的溶解度，促進(jìn)奧氏體的穩(wěn)定和固溶強(qiáng)化，以獲得兩相平衡組織；雙相不銹鋼在高溫鍛造、軋制和拉拔過程中，由于兩相熱膨脹系數(shù)、層錯(cuò)能的差異和不合適的加工工藝極易造成其裂紋形成。通過優(yōu)化加工工藝應(yīng)用于實(shí)際軋制中能獲得動(dòng)態(tài)再結(jié)晶和回復(fù)后的兩相細(xì)晶組織，從而提高以Mn代Ni節(jié)Ni型雙相不銹鋼的強(qiáng)度和塑性。在熱變形過程中，雙相不銹鋼中鐵素體與奧氏體層錯(cuò)能不同，導(dǎo)致兩相軟化機(jī)制差異較大，鐵素體具有較高層錯(cuò)能(stacking?faultenergy，SFE)易發(fā)生動(dòng)態(tài)回復(fù)(dynamic?recovery，DRV)致使異號位錯(cuò)相遇和湮滅，形成亞晶粒和亞晶界；而奧氏體SFE較低，位錯(cuò)的移動(dòng)受限，導(dǎo)致位錯(cuò)密度增加，直到觸發(fā)動(dòng)態(tài)再結(jié)晶(dynamic?recrystallization，DRX)；熱壓縮變形實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚝芎玫啬M熱變形過程中流變行為和組織演變的宏觀規(guī)律，但是在實(shí)際的生產(chǎn)過程中總是經(jīng)歷多次變形，所以多道次熱壓縮與生產(chǎn)的實(shí)際工況更為接近；因此，研究多道次熱壓縮中熱變形參數(shù)對優(yōu)化加工工藝、細(xì)化晶粒、提高材料性能具有重要意義。

公開號CN111077005A公開了一種顯示雙相不銹鋼熱變形再結(jié)晶晶粒晶界的方法，該專利公開的雙相不銹鋼熱壓縮變形的應(yīng)變速率為0?.01～10?s^-1，變形溫度為850℃～1150℃，加熱速率10K/s，且壓縮變形量為70%，解決了現(xiàn)有技術(shù)中對高M(jìn)n不銹鋼奧氏體晶界顯示不清晰和顯示方法復(fù)雜的問題，但是由于單道次壓縮變形量大，可控變形量范圍比較窄，極易導(dǎo)致裂紋的萌生，使得單道次壓縮試樣存在著開裂現(xiàn)象的發(fā)生。

公開號CN112708823A公開了一種節(jié)鎳型雙相不銹鋼的細(xì)晶化制備及其制造方法，該專利公開的雙相不銹鋼在傳統(tǒng)雙相不銹鋼基礎(chǔ)上加入較高含量的Mn，Nb和Mo元素，發(fā)現(xiàn)Mn的加入有利于提高熱變形塑性，因此，在優(yōu)化變形溫度和速率條件下，雙相不銹鋼中較高M(jìn)n含量的添加有利于熱加工過程中進(jìn)行較大變形量塑性變形來獲得動(dòng)態(tài)再結(jié)晶細(xì)晶化組織，但是由于奧氏體和鐵素體層錯(cuò)能的差異較大，易在相界上形成裂紋，單道次壓縮變形量大易產(chǎn)生裂紋，多道次壓縮可充分減小每道次變形量并控制道次變形量分配來解決高錳節(jié)鎳型雙相不銹鋼裂紋易形成問題。

中國專利CN103074552A公開了經(jīng)濟(jì)高性能雙相不銹鋼及其制備方法，其Cr質(zhì)量百分比為21-22%，以錳、氮元素代替部分鎳元素，以鎢元素代替鉬元素，一定程度降低了成本，但其力學(xué)性能較差，抗拉強(qiáng)度僅為700MPa左右；雙相不銹鋼細(xì)晶化軋制過程中，需要在一定的應(yīng)變溫度和速率下進(jìn)行大變形道次變形，以獲得奧氏體動(dòng)態(tài)再結(jié)晶和鐵素體動(dòng)態(tài)回復(fù)相結(jié)合的細(xì)晶組織。