利用马氏体相变循环实现304不锈钢超塑性的方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及超塑性成形领域，具体说的是一种主要应用于钢材中实现钢材超塑性 的一种利用马氏体相变循环实现304不诱钢超塑性的方法。
【背景技术】
[0002] 现有的超塑性成形领域基本上是采用细晶超塑性材料，具有W下不足：晶粒的细 化预处理，晶粒尺寸一般要求小于5 ym ;-定的变形温度，一般为0. 5Tm~T m，其中Tm是 合金烙点，与材料成分有关，可查手册；低的应变速率，一般要求应变速率控制在1(T4~ lO^s 4范围内。因此，细晶超塑性的主要特点是对设备要求高（高温变形）、低生产率及高 昂的预处理费用，该也是导致细晶超塑性在超塑性成形领域难W广泛应用的原因。
[0003] 对于相变超塑性在塑性加工领域的应用主要还处于实验研究阶段，原因在于现已 有的研究主要采用的是应力与高温相变循环同步的方法，因此设备要求高，而对于大型产 品则根本无法实施。
[0004] 专利申请号为CN201010299718. 7,利用相变超塑性对金属材料机械零件进行校形 的方法；将泽火状态的被校形零件安装在工艺装备内，工艺装备对被校形零件施加持续力， 将被校形零件的形状尺寸超公差部分固定到尺寸公差合格的范围内；将被校形零件连同工 艺装备一同放入回火炉内进行正常工艺过程的回火热处理工序，被校形零件在回火热处理 过程中发生相变，利用金属相变时具有的超塑性，在持续力的作用下，被校形零件发生校形 所需的塑性变形；回火热处理工序完成后，卸掉工艺装备，得到尺寸公差合格的零件。存在 不足；需专用的工装设备，成本高；工装设备需同工件一起放入回火炉，工装设备的精度、 表面质量将下降，维护成本高；受工装设备的限制对于大型或需大变形工件难W实施。
[0005] 专利申请号为CN201310234229. 7，预先准备的锻造合金巧料初始晶粒度小于 lOym，且成近等轴晶状态；等温条件下进行锻造（温度为1040-1120°C );应变速率为 0. 0001-0. 0005s4。存在不足：需对材料晶粒尺寸进行预处理，增加成本；等温锻造在高温 进行不易控制；应变速率低，生产效率低。
【发明内容】
[0006] 为了克服上述所存在的技术缺陷，本发明的目的是；提供一种加工生产难度低、成 本低且生产效率高的利用马氏体相变循环实现304不诱钢超塑性的方法。
[0007] 为了达到上述目的，本发明通过W下技术方案实现；利用马氏体相变循环实现 304不诱钢超塑性的方法，其特征在于包括W下步骤：
[000引 a、对304不诱钢板在室温下匀速拉伸，诱发304不诱钢中的奥氏体发生马氏体相 变，其中拉伸速率V满足0 < V《5mm/min，拉伸变形量为30% ;
[0009] b、时效处理，即在温度T下，对拉伸后的304不诱钢板保温，诱发304不诱钢中的 马氏体逆相变，同时伴随产生回复应力，其中T满足700°C《T《900°C，保温的时间，即时 效时间t满足15min《t《25min ;
[0010] C、重复循环步骤a、b，记录总循环次数N ;
[0011] t将循环N(N= 1、2、3……）次后的304不诱钢板拉断，计算总伸长率5,當，5,當 > 100 %时，则实现相变超塑性。
[0012] 步骤a中对304不诱钢板在室温下匀速拉伸所采用的设备为微机控制电子万能试 验机CMT5105,拉伸速率V满足2. 5mm/min《v《3. 5mm/min。
[0013] 步骤b中采用箱式电阻炉对拉伸后的304不诱钢板进行时效处理，温度T满足 75(TC《T《850°C。
[0014] 步骤a中，拉伸速率V满足V = 3mm/min。
[001引步骤b中，所述的温度T满足T = 800°C。
[0016] 所述的时间t满足t = 20min。
[0017] 本发明的有益效果是；本发明的利用马氏体相变循环实现304不诱钢超塑性的方 法，通过利用室温拉伸应力可诱发304不诱钢马氏体相变，而时效过程中马氏体逆相变时 会伴随产生回复应力；马氏体相变可在室温进行，对于实际应用非常有利，且时效处理后仅 需直接空冷至室温即完成一次相变循环，无需专用的设备进行复杂的加热与冷却循环；工 艺简单且节约了大量的生产成本。
【具体实施方式】
[001引下面对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围不限于W下所述。
[0019] 本发明的利用马氏体相变循环实现304不诱钢超塑性的方法，包括W下步骤：
[0020] a、对304不诱钢板在室温下匀速拉伸，诱发304不诱钢中的奥氏体发生马氏体相 变，其中拉伸速率V满足0 < V《5mm/min，拉伸变形量为30%;若速度较小则效率较低，若 速率较大，则由于材料的晶体缺陷增多引起加工硬化且晶体位错运动更困难，会导致过早 出现非均匀塑性变形，使颈缩现象提前产生，对于超塑性的实现不利；
[0021] b、时效处理，即在温度T下，对拉伸后的304不诱钢板保温，诱发304不诱钢中的 马氏体逆相变，同时伴随产生回复应力，其中T满足700°C《T《900°C，保温的时间，即时 效时间t满足15min《t《25min ;若温度低于500°C，由于温度较低，马氏体逆相变能力降 低，马氏体逆相变不完全，对于塑性的积累效果差；温度在500°C~700°C之间，会导致已逆 相变得到的奥氏体沿晶界析出CrssCe，使晶界附近成为贫铭区，产生严重的晶间腐蚀；温度 过高，超过900°C会产生高温氧化等问题；
[0022] C、重复循环步骤a、b，记录总循环次数N ;
[002引 t将循环N(N = 1、2、3……）次后的304不诱钢板拉断，计算总伸长率5 ,當，5 ,當 > 100 %时，则实现相变超塑性。
[0024] 本发明的利用马氏体相变循环实现304不诱钢超塑性的方法，通过利用室温拉伸 应力可诱发304不诱钢马氏体相变，而时效过程中马氏体逆相变时会伴随产生回复应力； 马氏体相变可在室温进行，对于实际应用非常有利，且时效处理后仅需直接空冷至室温即 完成一次相变循环，无需专用的设备进行复杂的加热与冷却循环；工艺简单且节约了大量 的生产成本。
[0025] 值得注意的是，所述的室温只是说明本方法实施过程的优越性，即实施过程无需 特殊环境要求，如升温、降温、恒温等，该方法实施的室温环境范围较宽，在〇°C~40°C室温 都可进行。
[0026] 作为优选的，步骤a中对304不诱钢板在室温下匀速拉伸所采用的设备为微机控 制电子万能试验机CMT5105,拉伸速率V满足2. 5mm/min《V《3. 5mm/min。当然也可W选 用普通拉伸机代替CMT5105。若速度较小则效率较低，若速率较大，则由于材料的晶体缺陷 增多引起加工硬化且晶体位错运动更困难，会导致过早出现非均匀塑性变形，使颈缩现象 提前产生，对于超塑性的实现不利。
[0027] 作为优选的，步骤b中采用箱式电阻炉对拉伸后的304不诱钢板进行时效处理，温 度T满足750°C《T《850°C。
[002引作为优选的，步骤a中，拉伸速率V满足V = 3mm/min。
[0029] 作为优选的，步骤b中，所述的温度T满足T = 800°C。
[0030] 作为优选的，所述的时间t满足t = 20min，是为了确保马氏体逆相变完全进行。 在确保马氏体逆相变进行完全的情况下，时间越短越好。一方面节能；另一方面防止由于时 间过长引起奥氏体晶粒长大，从而导致塑性下降。该时间随试样尺寸增大而增加。
[0031] 下面提供一些实验数据。
[0032]
【主权项】
1. 利用马氏体相变循环实现304不锈钢超塑性的方法，其特征在于包括以下步骤： a、 对304不锈钢板在室温下匀速拉伸，诱发304不锈钢中的奥氏体发生马氏体相变，其 中拉伸速率V满足0 < V < 5mm/min，拉伸变形量为30% ; b、 时效处理，即在温度T下，对拉伸后的304不锈钢板保温，诱发304不锈钢中的马氏 体逆相变，同时伴随产生回复应力，其中T满足700 °C< 900°C，保温的时间，即时效时 间 t 满足 15min < t < 25min ; c、 重复循环步骤a、b，记录总循环次数N ; d、 将循环N(N= 1、2、3……）次后的304不锈钢板拉断，计算总伸长率δ总，δ总 多100 %时，则实现相变超塑性。
2. 根据权利要求1所述的利用马氏体相变循环实现304不锈钢超塑性的方法，其特征 在于：步骤a中对304不锈钢板在室温下匀速拉伸所采用的设备为微机控制电子万能试验 机 CMT5105,拉伸速率 V 满足 2. 5mm/min ν 3. 5mm/min。
3. 根据权利要求1所述的利用马氏体相变循环实现304不锈钢超塑性的方法，其特 征在于：步骤b中采用箱式电阻炉对拉伸后的304不锈钢板进行时效处理，温度T满足 750°C彡 T 彡 850°C。
4. 根据权利要求2或3所述的利用马氏体相变循环实现304不锈钢超塑性的方法，其 特征在于：步骤a中，拉伸速率V满足V = 3mm/min。
5. 根据权利要求4所述的利用马氏体相变循环实现304不锈钢超塑性的方法，其特征 在于：步骤b中，所述的温度T满足T = 800 °C。
6. 根据权利要求5所述的利用马氏体相变循环实现304不锈钢超塑性的方法，其特征 在于：所述保温的时间t满足t = 20min。
【专利摘要】本发明公开了一种利用马氏体相变循环实现304不锈钢超塑性的方法，解决了工业生产难度大、生产效率低、成本高的问题。它包括以下步骤：a、对304不锈钢板在室温下匀速拉伸，拉伸速率v满足0＜v≤5mm/min；拉伸变形量为30％；b、在温度T下，对拉伸后的304不锈钢板进行时效处理，其中T满足700℃≤T≤900℃，时效处理的时间t满足15min≤t≤25min；重复循环步骤a、b，记录总循环次数N；将循环N(N＝1、2、3……)次后的304不锈钢板拉断，计算总伸长率δ总，δ总≥100％时，实现相变超塑性。
【IPC分类】C21D8-02
【公开号】CN104630434
【申请号】CN201510042246
【发明人】谢文玲, 周顺勇, 李秀兰, 郭翠霞, 胡光忠, 裴艳阳
【申请人】四川理工学院
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2015年1月28日