一種提高301ln奧氏體不銹鋼力學性能的方法
【專利摘要】本發明公開了一種提高301LN奧氏體不銹鋼力學性能的方法，屬于不銹鋼制備領域。本方法通過將40～60mm厚的301LN奧氏體不銹鋼坯料熱軋至4～5mm厚的板材，再通過冷軋—退火工藝處理，制備了屈服強度為700～1000MPa，抗拉強度為1000～1200MPa，延伸率大于30％的301LN奧氏體不銹鋼。本發明方法易于操作，便于實現工業化生產。
【專利說明】
一種提高301LN奧氏體不銹鋼力學性能的方法
技術領域
[000? ]本發明涉及不鎊鋼的制備，具體地指一種提尚301LN奧氏體不鎊鋼力學性能的方法。
【背景技術】
[0002]奧氏體不銹鋼是不銹鋼中最重要的鋼種，它的產量和消耗量大約占不銹鋼總產量和消耗量的70%。奧氏體不銹鋼是一種十分優良的材料，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。但是此類奧氏體不銹鋼屈服強度很低，在結構件中使用受到很大的限制。隨著人類社會的高速發展，對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展動力之一。
[0003]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。
[0004]目前細化晶粒的方法有很多種，比如高壓扭轉、等徑角擠壓、疊乳等強烈塑性變形方法，但是上述方法均存在缺點，如需要大量的塑性能、特殊的操作設備等等。
[0005]近年來，研究已經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，這種方法已經在實驗室內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)效應或者孿晶誘發塑性(TWIP)效應得到極好的塑性，表現出極好的性能優勢。
[0006]現有技術往往獲得粗晶301LN奧氏體不銹鋼，拉伸曲線無屈服平臺，將應變0.2%時的應力定義為屈服強度，則屈服強度約為350?550MPa，抗拉強度為800?950MPa，延伸率為30?55%。
[0007]現有的方法中，Somani MC等人曾對301不銹鋼以60%的壓下量進行冷乳，隨后在800°C保溫ls，得到平均晶粒尺寸為540nm。但是這種方法在實際生產中需要配備特殊的冷卻裝置，不利于工業化生產。

【發明內容】

[0008]本發明的目的是針對現有301LN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301LN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700?lOOOMPa，抗拉強度為1000?1200MPa，延伸率大于30%的301LN奧氏體不銹鋼，且本發明方法操作簡單，容易實現工業化生產。
[0009]實現本發明目的采用的技術方案是:一種提高301LN奧氏體不銹鋼力學性能的方法，所使用的30ILN奧氏體不銹鋼的化學成分(質量％)為《0.05，Si彡0.8，Mn彡1.5，015.0?20.0，祖6.0?10.0，5彡0.03，卩彡0.045，]?00.1?2，_.1?0.2，其余為卩6及不可避免雜質。
[0010]具體步驟如下:
[0011](I)熱乳
[0012]將上述組分的301LN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 °C并保溫I?5h，隨后乳成4?5mm厚的熱乳板，開乳溫度和終乳溫度分別為1175?1225°C和1075?1125°C，熱乳結束后以25?35°C/s的冷卻速率水冷至120?170
°C，再空冷至室溫。
[0013](2)對熱乳板進行冷乳-退火處理
[0014]在室溫下用冷乳機對熱乳板進行冷乳，冷乳后進行退火處理，將加熱爐的爐溫升至700?900°C后將乳制的板材放入保溫10?100s，隨后迅速冷卻至室溫。其組織中馬氏體完全轉變為奧氏體，不同于冷變形過程中形成的板條狀形態結構，奧氏體晶粒幾乎是等軸型，晶粒平均粒徑為500nm。
[0015]特別的，上述退火所使用的加熱爐為熱處理用箱式電阻爐。
[0016]采用本發明方法對實驗鋼進行力學性能實驗，最終得到該不銹鋼的屈服強度為700?lOOOMPa，抗拉強度為1000?1200MPa，延伸率大于30%。
[0017]本發明具有以下顯著的優點:
[0018]I)本發明采用冷乳一退火工藝，晶粒細化效果顯著，能夠將301LN奧氏體不銹鋼的晶粒尺寸細化至500nm。
[0019]2)本發明所述的冷乳是在室溫下進行，而目前國內外利用冷乳一退火工藝制備納米級奧氏體不銹鋼，冷乳大多是低溫或者是超低溫進行。本發明更易于工業化生產。
[0020]3)本發明所述的退火是在電阻式加熱爐中進行，更加接近實際生產情況。
【附圖說明】
[0021]圖1為經過實施例處理后301LN奧氏體不銹鋼的工程應力一工程應變曲線圖。
[0022]圖2為實施例中用鋼經過冷乳-退火工藝處理后的SEM照片。
【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步的詳細說明。
[0024]首先，本實施例采用如下的設備:熱乳機為Φ450熱乳機、冷乳機為Φ 325 X 400mm四輥直拉式可逆冷乳機、退火用加熱爐為熱處理用箱式電阻爐。
[0025]本實施例提高301LN奧氏體不銹鋼力學性能的具體操作如下:
[0026]取301LN奧氏體不銹鋼的成分(wt.% )如下:C為0.017，Si為0.52，Mn為I.29，Cr為17.3，Ni為6.5，S為0.025，P為0.044，Mo為0.15，N為0.15,其余為Fe及不可避免雜質。
[0027]將上述組分的301LN奧氏體不銹鋼鋼錠鍛造成厚度為45?50mm的坯料，將坯料隨爐加熱至1200°C?1230 °C并保溫2.5?3.5h，隨后乳成4?5mm厚的熱乳板，開乳溫度和終乳溫度分別為1185?1205°C和1085?1100°C，熱乳結束后以28?31°C/s的冷卻速率水冷至125?140°C，再空冷至室溫。隨后對熱乳板在冷乳機上進行冷乳-退火處理:
[0028]在室溫下用冷乳機對熱乳板進行冷乳，冷乳后進行退火處理，將加熱爐的爐溫升至700°C后將乳制的板材放入保溫100s，隨后迅速冷卻至室溫。其組織中馬氏體完全轉變為奧氏體，不同于冷變形過程中形成的板條狀形態結構，奧氏體晶粒幾乎是等軸型。
[0029]本實施例通過上述方法得到該不銹鋼的屈服強度為939MPa，抗拉強度為1098MPa，延伸率為38.8%。處理后301LN奧氏體不銹鋼的工程應力一工程應變曲線如圖1所示，通過工程應力-工程應變曲線可以看出，通過本發明方法處理后的301LN奧氏體不銹鋼的屈服強度，抗拉強度都高于普通處理手段獲得的301LN奧氏體不銹鋼。經過冷乳-退火工藝處理后的SEM照片如圖2所示，該照片凸顯出通過本發明方法獲得的301LN奧氏體不銹鋼晶粒細小，組織均勻。
【主權項】
1.一種提高30ILN奧氏體不銹鋼力學性能的方法，其特征在于，包括: SlOO、熱乳 將301LN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°C并保溫I?5h，隨后乳成4?5mm厚的熱乳板； S200、對熱乳板進行冷乳-退火處理 在室溫下用冷乳機對熱乳板進行冷乳，冷乳后進行退火處理，將加熱爐的爐溫升至700?900 °C后將乳制的板材放入保溫1?I OOs，隨后迅速冷卻至室溫。2.根據權利要求1所述提高301LN奧氏體不銹鋼力學性能的方法，其特征在于，所述的301LN奧氏體不銹鋼的質量百分比含量為:C<0.05，Si<0.8，Mn<1.5，Crl5.0?20.0，Ni6.0?10.0，S彡0.03，P彡0.045，Mo0.1?2，N0.1?0.2，其余為Fe及不可避免雜質。3.根據權利要求1所述提高301LN奧氏體不銹鋼力學性能的方法，其特征在于:步驟SlOO中熱乳方法中開乳溫度和終乳溫度分別為1175?1225°C和1075?1125°C，熱乳結束后以25?35°C/s的冷卻速率水冷至120?170°C，再空冷至室溫。4.根據權利要求1所述提高301LN奧氏體不銹鋼力學性能的方法，其特征在于:步驟S200中所述的冷乳的總壓下量為30?90%。5.根據權利要求1所述提高301LN奧氏體不銹鋼力學性能的方法，其特征在于:步驟S200中所述的加熱爐為熱處理用箱式電阻爐。6.根據權利要求1所述提高301LN奧氏體不銹鋼力學性能的方法，其特征在于:通過該方法制得的301LN奧氏體不銹鋼屈服強度為700?lOOOMPa，抗拉強度為1000?1200MPa，延伸率大于30%。
【文檔編號】C21D8/02GK106048409SQ201610482730
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月27日
【發明人】萬響亮, 胡丞楊, 許德明, 李光強, 徐光 , 吳開明
【申請人】武漢科技大學