一种脉冲电流快速恢复敏化脆化奥氏体不锈钢性能的方法与流程

文档序号:15457649发布日期:2018-09-15 01:35
本发明属于金属材料处理领域,具体涉及一种脉冲电流快速恢复敏化脆化奥氏体不锈钢性能的方法。
背景技术
:奥氏体不锈钢具有优异的耐热性能和耐晶间腐蚀性能以及良好的可加工性,被广泛应用于石油化工、能源设备等领域,在核电站中也有大量的应用。虽然奥氏体不锈钢具有众多优异性能,但是当奥氏体不锈钢长期在400~950℃范围内服役时,其力学性能和耐腐蚀性能会严重退化。这是由于在一定的使用温度条件下长期服役后,奥氏体不锈钢中会析出一些富Cr的第二相,如σ相、χ相、M23C6,这些脆而硬的析出相会严重导致奥氏体不锈钢的韧性和耐腐蚀性能恶化。奥氏体不锈钢敏化脆化程度与实际服役的温度和时间有着直接关系。奥氏体不锈钢的敏化脆化一方面会带来严重的安全隐患,另一方面也会大大缩短关键部件的实际服役寿命。当奥氏体不锈钢被应用在一旦材料失效将会引发重大事故的领域,比如核电站,奥氏体不锈钢的敏化脆化问题应当更加被关注。目前针对奥氏体不锈钢敏化脆化问题的相关研究还仅局限于传统的处理方法即退火热处理和固溶热处理。固溶处理是将已发生敏化脆化的奥氏体不锈钢加热到1050~1150℃进行重新固溶处理,将奥氏体不锈钢在长期服役过程中生成的脆生相重新溶解到基体中。这种传统的固溶处理方法容易造成已加工成型的零部件变形,而且进行固溶处理需要高温炉,此方法成本较高且严重浪费能源,不符合当前绿色生产加工的技术需求。退火热处理是另一种很常用的处理方法。相关研究也有报道,专利(CN106854687A)公开了一种降低奥氏体敏化度的热处理方式,该发明在还原性气氛中将发生敏化脆化的奥氏体不锈钢先在300~450℃中保温0.5~5h,然后再升温至1300~1450℃保温0.5~5h,随即降温到1000~1200℃保温12~24h,再继续降温至850~950℃进行水淬。可以看出该发明工艺持续时间较长,且所需温度较高,耗费巨大的能源,不利于节约能源,并且不能对已发生敏化脆化的奥氏体不锈钢进行“原位”处理。脉冲电流作为一种瞬时高能的特殊处理手段,它可对已发生敏化脆化的奥氏体不锈钢中脆生相的分布和形态产生一定影响,从而达到恢复已发生敏化脆化奥氏体不锈钢性能的目的。更为关键的是脉冲电流可以“原位”对敏化脆化的奥氏体不锈钢进行处理,这是传统固溶处理和退火处理所不具有的优势,同时脉冲电流可以降低奥氏体不锈钢性能恢复所需要的温度。本发明通过精确控制脉冲电流参数和脉冲电流作用时间及作用环境温度等条件,可使韧性和耐腐蚀性能已恶化的奥氏体不锈钢性能得到恢复,从而保障相关设备的安全运行和延长关键零部件的使用寿命。技术实现要素:本发明的目的在于提供一种非传统的处理手段即利用脉冲电流快速恢复敏化脆化奥氏体不锈钢的性能。利用该方法可以快速消除长期服役后奥氏体不锈钢性能恶化的问题,使材料的力学性能和耐腐蚀性得到恢复,从而达到保障相关使用设备的安全运行和延长零部件的使用寿命的目的。本发明的构成:长期在400~950℃服役的奥氏体不锈钢会发生不同程度的敏化脆化,在25~950℃的温度条件下,通过控制脉冲电流参数:频率1~200Hz,脉宽20μs~1ms,电流10~2000A,作用时间为0.5~6h。通过脉冲电流可使已产生敏化脆化的奥氏体不锈钢中脆生相溶解到基体中,从而达到消除奥氏体不锈钢敏化脆化的目的。一种利用脉冲电流快速恢复敏化脆化奥氏体不锈钢性能的方法,对已发生敏化脆化的奥氏体不锈钢在25~950℃的温度条件下进行脉冲处理,所述脉冲处理的参数范围:频率1~200Hz,脉宽20μs~1ms,电流10~2000A,作用时间为0.5~6h。进一步的,所描述的脉冲电流消除奥氏体不锈钢敏化脆化的方法,所述的脉冲处理的具体步骤由以下组成:(1)确定奥氏体不锈钢敏化脆化的程度,根据奥氏体不锈钢敏化脆化的程度和脉冲电流处理时所处的温度确定脉冲电流参数、脉冲电流作用时间和作用环境温度。(2)将敏化脆化的奥氏体不锈钢用夹具固定在脉冲电源上,随后进行脉冲处理直至规定时间。根据奥氏体不锈钢的敏化脆化程度和脉冲电流处理所处的温度范围来选择合适的脉冲电流参数及脉冲电流作用时间:对在750℃敏化处理1h的奥氏体不锈钢进行脉冲电流处理,确定脉冲电流参数为150Hz,150μs,200A,在750℃下作用1h。对在750℃敏化时效24h的奥氏体不锈钢进行脉冲电流处理,确定脉冲电流参数为180Hz,180μs,200A,在700℃下作用1h。对在750℃敏化时效24h的奥氏体不锈钢进行脉冲电流处理,确定脉冲电流参数为150Hz,180μs,200A,在800℃下处理1h。所述脉冲处理采用脉冲电源。所述敏化脆化奥氏体不锈钢进行脉冲处理在25~950℃条件下进行。本发明与现有的消除奥氏体不锈钢敏化脆化的方法相比,本发明可以“原位”对已发生敏化脆化的奥氏体不锈钢进行处理,使已发生敏化脆化的奥氏体不锈钢的力学性能和耐腐蚀性能恢复到未发生敏化脆化状态,同时还可以进一步降低消除奥氏体不锈钢敏化脆化所需要的温度,节约大量的能源。附图说明图1为实施例选用敏化时效奥氏体不锈钢脉冲处理前后析出相的变化图。具体实施方式实施例1:本实施例对在750℃敏化处理1h的奥氏体不锈钢进行脉冲电流处理。具体步骤如下:第一步:根据奥氏体不锈钢的敏化脆化程度,确定脉冲电流的参数范围,经过优化参数,确定最佳脉冲电流参数为150Hz,150μs,200A,在750℃下作用1h。第二步:将已敏化脆化的奥氏体不锈钢用夹具固定在脉冲电源输出端,在750℃下进行1h的脉冲电流处理,同时,对照试样为在750℃中不施加脉冲电流处理1h。第三步:测定脉冲电流处理后奥氏体不锈钢显微硬度,与未进行脉冲电流处理的试样进行对比。如表1所示,采用本发明的脉冲电流处理方法后,奥氏体不锈钢硬度基本降低到未发生敏化脆化的状态,同时,如图1所示,奥氏体不锈钢敏化析出的析出相被很大程度的溶解。实施例2:本实施例对在750℃敏化时效24h的奥氏体不锈钢进行脉冲电流处理。具体步骤如下:第一步:根据奥氏体不锈钢的敏化脆化程度,确定脉冲电流的参数范围,经过优化参数,确定最佳脉冲电流参数为180Hz,180μs,200A,在700℃下作用1h。第二步:将敏化时效的奥氏体不锈钢用夹具固定在脉冲电源输出端,在700℃下进行1h的脉冲电流处理,同时,对照试样为在700℃中不施加脉冲处理1h。第三步:测定脉冲电流处理后奥氏体不锈钢显微硬度,与未进行脉冲电流处理的试样进行对比。如表1所示,采用本发明的脉冲电流处理方法后,奥氏体不锈钢的显微硬度下降到未发生敏化的状态,同时,如图1所示,奥氏体不锈钢敏化析出的析出相被很大程度的溶解。实施例3:本实施例对在750℃敏化时效24h的奥氏体不锈钢进行脉冲电流处理。具体步骤如下:第一步:根据奥氏体不锈钢的敏化脆化程度,确定脉冲电流的参数范围,经过优化参数,确定最佳脉冲电流参数为150Hz,180μs,200A,在800℃下处理1h。第二步:将敏化时效的奥氏体不锈钢用夹具固定在脉冲电源输出端,在800℃下进行1h的脉冲电流处理,同时,对照试样为在800℃中不施加脉冲电流处理1h。第三步:测定脉冲电流处理后奥氏体不锈钢的显微硬度,与未进行脉冲电流处理的试样进行对比。如表1所示,采用本发明的脉冲电流处理方法后,奥氏体不锈钢的显微硬度恢复到未敏化脆化的状态,同时,如图1所示,奥氏体不锈钢敏化析出的析出相被很大程度的溶解。表1实施例选用奥氏体不锈钢的显微硬度的变化未敏化时效长期敏化时效后脉冲电流处理后实施例1110±6HV214±10HV107±11HV实施例2112±5HV226±12HV130±18HV实施例3108±9HV228±9HV118±15HV以上所述,仅为本发明部分敏化脆化不锈钢试样的最佳具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本
技术领域
的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构想加以等同替换相近材料、设备或调整相关技术参数,都应涵盖在本发明的保护范围之内。当前第1页1 2 3 
再多了解一些
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