纳米/微米晶复合的316l不锈钢的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及高强高塑的纳米/微米晶316L不锈钢的制备技术。
【背景技术】
[0002] 316L奥氏体不锈钢具有优良的耐腐蚀性能和高温力学性能，故常被用来制造换 热器、管道、高温螺栓以及医疗器械等，是应用比较广泛的一类奥氏体不锈钢之一。但由于 316L不锈钢的强度相对较低，大大限制了其应用。因此提高其性能是非常紧迫和亟需的。 金属材料的几种强化方式中只有细晶强化是唯一的一种提高强度的同时不降低材料的塑 性的强化方式。纳米晶相增强的不锈钢材料由于具有较好的综合力学性能受到国内外广 泛关注，相关人员已经可以通过不同方法制备出大尺寸块体纳米/微米晶复合的不锈钢材 料，并且性能优异。目前，关于纳米晶不锈钢的研究主要集中在制备方法上，但不锈钢主要 以板，带材的形式应用到工业中。乳制是生产钢铁材料板，带材非常重要的方式，因此为了 推动纳米晶/微米晶复合结构不锈钢的工业应用，研究其乳制制备方法是非常紧迫和有必 要的。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是提供一种纳米/微米晶复合的316L不锈钢的制备方法。
[0004] 本发明是纳米/微米晶复合的316L不锈钢的制备方法，其步骤为： (1) 按质量百分比计，其原料的成分配比为：Cr :10. 75%，Ni :8. 8%，Mn :1. 3%，Si :0. 63%， Mo :1. 3%，C :0? 02%，余量为 Fe ; (2) 按照Fe203+2Al=2Fe+Al203铝热反应化学方程式和第（1)所述成分计算得到反应物 料的配比； (3) 准确称量原材料放入不锈钢球磨罐中，球磨罐事先用无水乙醇清洗干净； (4) 然后在球磨机中干磨8h，所用磨球为A1203球，球料比为1:2,球磨速度选择150r/ min ； (5) 原料粉体经充分混合之后用无水乙醇清洗过的筛子将原料粉体筛出待用，将充分 混合好的反应原料粉体利用不锈钢模具，在压力机上压制成坯体； (6) 将压好的坯体放在反应容器中的坩埚中，薄片状引燃剂放在块状反应物料之间； (7) 反应容器内壁、坩埚等在使用前用无水乙醇清洗干净并保持坩埚水平； (8) 反应器封盖后在室温下用0. 5MPa氩气吹扫反应容器排出其中的空气，然后将反应 容器加热到200°C时排气，然后通入4MPa氩气保温半小时后继续加热，引燃剂在反应容器 内温度达到260°C左右时开始反应，而且能够在瞬间释放出大量的热，从而引发反应整个体 系内原料间的反应，整个反应在几十秒内完成； (9) 将铝热法铸造的316L不锈钢加工成板状试样； (10) 先通过800~85(TC热乳进行开坯，过程是先将箱式电阻炉加热到80(TC保温，然后 将乳制板材放入炉内保温30 min，保温完以后开始乳制，每道次压下量为0. 1_，每道次之 间保温5~10 min，乳制后合金的总压下量约为40~50%; (11) 热乳开坯以后再在600~700°C下进行30%~70%不同压下量的乳制，最终得到板材； (12) 乳制完成后为消除内应力，将乳制完的试样在热处理炉内做400°C -2h的去应力 退火。
[0005] 本发明基于纳米/微米晶复合的316L不锈钢，对通过铝热反应法制备的纳米/微 米晶复合的316L不锈钢进行上述的乳制后使钢的强度提高的同时仍能保持较好塑性，而 且乳制较大变形量时，纳米/微米晶复合的316L不锈钢仍保持良好的耐腐蚀性能，性能的 优化保证了此种乳制方法乳制的不锈钢的实际应用可行性。
【具体实施方式】
[0006] 本发明是纳米/微米晶复合的316L不锈钢的制备方法，其步骤为： (1) 按质量百分比计，其原料的成分配比为：Cr :10. 75%，Ni :8. 8%，Mn :1. 3%，Si :0. 63%， Mo :1. 3%，C :0? 02%，余量为 Fe; (2) 按照Fe203+2Al=2Fe+Al203铝热反应化学方程式和第（1)所述成分计算得到反应物 料的配比； (3) 准确称量原材料放入不锈钢球磨罐中，球磨罐事先用无水乙醇清洗干净； (4) 然后在球磨机中干磨8h，所用磨球为A1203球，球料比为1:2,球磨速度选择150r/ min； (5) 原料粉体经充分混合之后用无水乙醇清洗过的筛子将原料粉体筛出待用，将充分 混合好的反应原料粉体利用不锈钢模具，在压力机上压制成坯体； (6) 将压好的坯体放在反应容器中的坩埚中，薄片状引燃剂放在块状反应物料之间； (7) 反应容器内壁、坩埚等在使用前用无水乙醇清洗干净并保持坩埚水平； (8) 反应器封盖后在室温下用0. 5MPa氩气吹扫反应容器排出其中的空气，然后将反应 容器加热到200°C时排气，然后通入4MPa氩气保温半小时后继续加热，引燃剂在反应容器 内温度达到260°C左右时开始反应，而且能够在瞬间释放出大量的热，从而引发反应整个体 系内原料间的反应，整个反应在几十秒内完成； (9) 将铝热法铸造的316L不锈钢加工成板状试样； (10) 先通过800~85(TC热乳进行开坯，过程是先将箱式电阻炉加热到80(TC保温，然后 将乳制板材放入炉内保温30 min，保温完以后开始乳制，每道次压下量为0. 1_，每道次之 间保温5~10 min，乳制后合金的总压下量约为40~50%; (11) 热乳开坯以后再在600~700°C下进行30%~70%不同压下量的乳制，最终得到板材； (12) 乳制完成后为消除内应力，将乳制完的试样在热处理炉内做400°C -2h的去应力 退火。
[0007] 根据以上所述的纳米/微米晶复合的316L不锈钢的制备方法，制备的板材抗拉 强度的变化范围为632~985MPa，屈服强度的变化范围为425~702MPa，硬度的变化范围为 258~318HV，延伸率变化范围为11%~20. 3%。
[0008] 实施例1 : 将铝热法制备的铸态316L合金经过线切割加工的板状试样进行乳制。其工艺为先通 过800°C热乳进行开坯，先将箱式电阻炉加热到800°C保温，然后将乳制板材放入炉内保温 30 min，保温完以后开始乳制，每道次压下量为0. 1mm，每道次之间保温5 min，乳制后合金 的总压下量约为40% ;800°C热乳开坯以后再在600°C下进行50%压下量的乳制。合金组织主 要为奥氏体，含有少量铁素体。乳制以后仍为纳米晶/微米晶复合的结构，600°C乳制50%变 形量后合金的纳米晶平均晶粒尺寸为38 nm。性能数据：316L-600°C-50%乳制的屈服强度 〇 0. 2=583MPa，抗拉强度〇b=794MPa，延伸率5=17. 9%，硬度=276HV,晶间腐蚀速率=0. 62 g/ (m2*h)。
[0009] 实施例2 : 将铝热法制备的铸态316L合金经过线切割加工的板状试样进