专利名称：：一种高氮奥氏体不锈钢的热加工工艺的制作方法
技术领域：
：本发明涉及热加工工艺领域，具体为一种获得高强度、高塑性和单一奥氏体组织高氮奥氏体不锈钢的热加工工艺，特别提供含氮量为0.45wt^以上的高氮奥氏体不锈钢的热加工工艺。
背景技术：
：高氮奥氏体不锈钢优异的力学性能、组织稳定性和耐腐蚀性能使其成为一种应用前景非常广阔的新型钢铁材料。目前，发电机转子护环用高氮奥氏体不锈钢已在发达国家得到广泛应用。通常，成分和组织决定金属材料的最终性能，在成分一定的情况下，组织控制就显得异常重要。同种成分的材料，通过工艺手段获取不同的组织，最终材料的性能可以在很大的范围内变化。而热变形是产品成型、组织控制、缺陷控制、性能调整的重要环节。热变形环节控制不当会导致材料在锻造、轧制等热变形过程中开裂，或出现晶粒粗大、碳氮化物析出等对材料性能不利的问题。高氮奥氏体不锈钢中固溶了大量的氮原子，氮原子阻止材料热变形过程中的动态再结晶，因此热变形抗力很高，通常的热变形设备难以满足要求。在高氮奥氏体不锈钢热变形过程中的另一个问题是材料开裂。由于高氮奥氏体不锈钢在800100(TC高温下易于形成氮化物、金属间化合物等损害材料高温热塑性的析出相，而热变形又会促进析出相的形成。因此，在热加工过程中如何避免析出相进而避免变形开裂是热变形工艺必须考虑的问题，也是决定高氮奥氏体不锈钢能否在工业上广泛应用的重要因素。避免高氮奥氏体不锈钢在热变形过程中出现析出相的关键在于控制变形的开始温度、变形量、结束温度以及随后的冷却速度。开始温度过高会形成s铁素体组织，结束温度过低会析出碳氮化物以及金属间化合物等，冷却速度过慢也会导致氮化物的析出。因此，通常在热加工以后要进行不同程度的固溶处理，从而消除在热加工过程中产生的氮化物或者铁素体。
发明内容本发明的目的在于提供一种获得高强度、高塑性和单一奥氏体组织高氮奥氏体不锈钢的热加工工艺，解决在热加工过程中形成析出相进而变形开裂等问题，采用本发明设计的热加工工艺，可以获得组织为单一奥氏体结构，且具有高强度、高塑性的高氮奥氏体不锈钢。本发明的技术方案是—种高氮奥氏体不锈钢的热加工工艺，具体步骤如下将高氮奥氏体不锈钢加热至1200±l(TC，保温1030分钟后，根据产品最终要求尺寸设计，经多道次轧制，控制终轧温度在1050±20°C，然后水冷，从而获得组织为单一奥氏体结构，且具有高强度、高塑性的高氮奥氏体不锈钢。轧制时，每道次压下量为20%_30%，经4道次轧制后，使材料的累计变形量超过70%，最终保证终轧温度在1050士2(TC，使材料再结晶充分，并使晶粒得到细化。本发明适用于含氮量为0.45wt^以上的Fe-Cr-Mn-Mo系高氮奥氏体不锈钢。本发明的有益效果如下1、本发明通过合理的热变形工艺，通过加热温度、轧制温度、轧制道次、终轧温度以及冷却速度等工艺参数的调整，可以不经后续热处理直接轧制出具有较高屈服强度、抗拉强度和加工硬化率，同时保持高塑性的高氮奥氏体不锈钢，在保证高氮奥氏体不锈钢屈服强度、抗拉强度规范要求的情况下，延伸率可以提高20-30%。从而，为企业节约生产成本以及提高生产效率。2、本发明可以用于含氮量为0.452.0%的高氮奥氏体不诱钢的热加工成型等工业生产领域，该发明可以为工厂縮短材料加工成型时间，仅通过热加工即可获得任意尺寸且性能优异的高氮奥氏体不锈钢。同时，该发明适合于用来消除晶界上析出的粗大氮化物或者铁素体组织，也可以用来改善自由锻件的组织均匀性、铸件均匀化处理后的粗大组织以及各种过热组织等。图1材料在不同热加工条件下的显微组织；其中，(a)1#，(b)2#，(c)3#，(d)4#。图2材料在不同热加工条件下的力学性能；其中，(a)l#，(b)2#，(c)3#，(d)4#。具体实施方式实施例l利用本发明对含氮量为0.52%的高氮奥氏体不锈钢进行了实验研究，材料的化学成分(wt%)如下C:0.04，Cr:18.57，Mn:15.56，Mo:2.46，N:0.52，Fe余量。采用氮气保护感应熔炼和氮气保护电渣重熔冶炼高氮奥氏体不锈钢实验材料，铸锭经开坯锻造成数块200X70X40(长X宽X厚)mm锻坯材料，再经120(TC均质化处理后锻造成实验用料。将锻坯加热至120(TC保温30分钟后，通过改变终轧温度和冷却方式将锻坯热轧至12mm厚板料，锻坯的轧制工艺见表1。表1实验材料的热加工工艺参数<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>4种工艺最终的金相组织如图1所示。对比图1中不同轧制工艺参数得到的不同显微组织可以看出，终轧温度、冷却方式对材料室温组织有着显著影响。1#钢中存在微量带状组织，奥氏体晶粒再结晶较充分；而3#钢为不完全再结晶奥氏体组织，奥氏体晶粒形状很不规则；4#钢中存在明显的带状组织，这三种材料的组织不均匀性以及产生的第二相均需通过再次固溶处理才能完全消除；而通过2#工艺轧制出的材料由于终轧温度高，再结晶进行很快，晶粒为奥氏体等轴晶；同时，由于轧后的快速冷却阻止了再结晶的继续进行，具有较高的孪晶密度。因此，通过本发明所阐述的热加工工艺，可以获得组织为单一奥氏体结构的高氮奥氏体不锈钢，如图l(b)所示。4种工艺所获得材料的最终力学性能如图2所示。由图2可知，采用本发明提出的2#热加工工艺后，材料的强度在保持较高水平的前提下，其塑性得到了明显地提高。实施例结果表明，针对含氮量为0.45wt^以上的高氮奥氏体不锈钢，通过本发明可以不经后续热处理直接轧制出高屈服强度、抗拉强度，同时保持高塑性且具有单一奥氏体组织的高氮奥氏体不锈钢，最终为企业节约生产成本以及提高材料的生产效率。权利要求一种高氮奥氏体不锈钢的热加工工艺，其特征在于将高氮奥氏体不锈钢加热至1200±10℃，保温10～30分钟后，根据产品最终要求尺寸设计，经多道次轧制，控制终轧温度在1050±20℃，然后水冷，从而获得组织为单一奥氏体结构，且具有高强度、高塑性的高氮奥氏体不锈钢。2.按照权利要求l所述的高氮奥氏体不锈钢的热加工工艺，其特征在于轧制时，每道次压下量为20%_30%，经4道次轧制后，使材料的累计变形量超过70%，从而在保证终轧温度的同时，使材料再结晶充分，并使晶粒得到细化。全文摘要本发明涉及热加工工艺领域，具体为一种获得高强度、高塑性和单一奥氏体组织高氮奥氏体不锈钢的热加工工艺，特别提供含氮量为0.45wt％以上的高氮奥氏体不锈钢的热加工工艺。将高氮奥氏体不锈钢加热至1200±10℃，保温10～30分钟后，经多道次轧制并控制道次压下量，控制终轧温度在1050±20℃，然后快速冷却，从而获得组织为单一奥氏体结构，且具有高强度、高塑性的高氮奥氏体不锈钢。本发明通过合理的热变形工艺，可以不经后续热处理直接轧制出具有高屈服强度、高抗拉强度，同时保持高塑性的高氮奥氏体不锈钢。同时，该工艺也可用于不同含氮量高氮奥氏体不锈钢的热加工成型等工业生产领域，解决在热加工过程中形成析出相进而变形开裂等问题。文档编号B21B37/74GK101748252SQ20081022951公开日2010年6月23日申请日期2008年12月10日优先权日2008年12月10日发明者严伟,单以银,杨柯,王威,王松涛申请人:中国科学院金属研究所