直径为4_，光斑搭接率为50%。具体实施时，激光能量、光束直径、光斑搭接率可根据工件大小、厚度及型号进行调整选择；具体步骤包括:
A.将不锈钢工件11置于加热平台10上，打开氮气罐17的旋转阀门15，依据压力表16调节喷嘴13的出气压力为3.5X 15Pa,以驱除试样表面溢出或空气中的氢原子；同时打开加热平台控制器25，预热2.5小时，设置温度为400°C。
[0030]B.预热结束后在工件11表面涂一层耐高温黑漆12，调节加热平台控制器25温度为350°C，5分钟后打开油栗3并旋转阀门6控制喷嘴8出油速度为3 L/min,形成硅油约束层9。
[0031]C.通过计算机I打开激光器5对工件11进行喷丸处理，同时控制运动平台2223在工件11上加工出所需的喷丸区域。
[0032]D.喷丸结束后，通过计算机I关闭激光器5及运动平台22，23，同时手动关闭加热平台控制器25、油栗3、阀门6及氮气罐阀门15，待工件11冷却后取下工件11并进行超声波清洗。
[0033]E.待硅油收集槽18内的硅油21流尽至废油回收桶19后，取下废油回收桶19并对其内硅油21进行过滤与回收。
[0034]对经过上述方法处理的试样与未处理试样进行表面物相分析、显微硬度测试及疲劳性能测试，测试结果如图2~3所示。从图2中可以看出与未处理试样相比，本发明方法处理试样表面的马氏体相变得以减少，说明本发明方法降低了材料的氢含量并抑制了氢环境中的氢致马氏体相变。从图3中也可以看出，未处理试样充氢后硬度得到升高平均表面显微硬度值从178.8HV提高到187.7HV，而本发明方法处理试样充氢后硬度变化不明显平均表面显微硬度值从236.1HV提高至236.7HV，可见本发明方法有效地抑制了氢原子的扩散，从而提尚了 316L不镑钢的抗氣脆性能。
[0035]实验证明，对其它型号的不锈钢也具有相同的技术效果，证明本发明的方法适用性好，具有推广应用价值。
[0036]实施例二。
[0037]如图1所示。
[0038]一种能显著提高316L不锈钢抗氢脆性能的装置，它包括第一水平运动平台22、第二水平运动平台23，第一水平运动平台22安装在第二水平运动平台23上，第一水平运动平台22和第二水平运动平台23在计算机I的控制下协同工作完成工作水平方向的前后、左右移动，为不锈钢工件11的激光冲击提供运动保障，第一水平运动平台22上设置有回收硅油约束层9的收集槽18，收集槽18中心处安装凸台24，凸台24的高度可设计成可高的或固定高度的，凸台24用于安放加热平台10，同时收集槽18底部通过出油管20与外部回收桶19相连；喷油嘴8通过出油管7与油栗3相连，油栗3通过油管4与硅油桶2相连，喷气嘴13通过出气管14与氮气罐17相连，喷油嘴8与喷气嘴13均安放在工件11上方，能在工件11上形成稳定的硅油约束层及气流。其中油栗3与出油管7连接处安装阀门6，可调节喷油嘴8的喷油速度；出气管14与氮气罐17相连处安装压力指示表16用以确定喷气嘴13的出气压力；喷油嘴与水平方向的夹角设为135°，喷气嘴与水平方向的夹角设为30°，两者成相反方向安装。对不锈钢工件进行激光冲击的激光器5受控于计算机1，激光能量可设置为8J，光束直径为4 mm,光斑搭接率为50%。
[0039]本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
【主权项】
1.一种能显著提高不锈钢抗氢脆性能的方法，其特征在于:首先将不锈钢工件加热到能促进表面氢原子析出的温度进行氢原子析出，保温到设定的时间后再次加热到不锈钢动态应变时效温度(300-450°C )并进行激光冲击，通过激光冲击一方面利用塑性变形加速不锈钢工件氢原子的析出，另一方面阻碍降温过程中氢原子的二次侵入，同时利用高密度位错与晶界的钉扎效应有效阻滞氢服役环境中氢原子侵蚀以及氢原子偏析所致的氢脆现象，大幅降低不锈钢的氢致马氏体相变，结合激光冲击诱导的高幅残余压应力以有效提高其在氢腐蚀环境下的表面性能及疲劳性能。2.根据权利要求1所述的方法1，其特征在于所述的不锈钢为316L。3.根据权利要求1或2所述的方法1，其特征在于所述的不锈钢工件的氢原子析出温度为250-450°C，保温时间为0.5-3小时。4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征是它包括以下具体步骤: A.将不锈钢工件(11)置于加热平台(10)上，打开氮气罐(17)的旋转阀门(15)，依据压力表(16)调节喷气嘴(13)的出气压力为2X105~4X 15Pa,以驱除不锈钢工件表面溢出或空气中的氢原子；同时打开加热平台控制器(25)，预热0.5~3小时，设置温度为250-450 0C ； B.预热结束后在不锈钢工件(11)表面涂一层耐高温黑漆(12)，调节加热平台控制器(25)温度为300~550°C，3~5分钟后打开油栗(3)并旋转阀门(6)控制喷油嘴(8)出油速度为2~5 L/min，形成娃油约束层(9)； C.通过计算机(I)打开激光器(5)对不锈钢工件(11)进行喷丸处理，同时控制运动平台在不锈钢工件(11)上加工出所需的喷丸区域； D.喷丸结束后，通过计算机(I)关闭激光器(5)及运动平台，同时手动关闭加热平台控制器(25)、油栗(3)、阀门(6)及氮气罐阀门(15)，待不锈钢工件(11)冷却后取下工件(11)并进行超声波清洗。5.根据权利要求4所述的方法步骤，其特征在于激光器(5)的激光能量设置为3~12J，光束直径为3~5 mm，光斑搭接率为50~75%。6.一种能显著提高不锈钢抗氢脆性能的装置，其特征是它包括: 一第一水平运动平台(22)，该水平运动平台能作X或Y向移动； 一第二水平运动平台(23)，该水平运动平台能作Y或X向移动； 一收集槽(18)，该收集槽(18)设置在第一水平运动平台(22)上用于回收硅油约束层(9)流出的硅油; 一凸台(24)，该凸台(24)安装在收集槽(18)中心处，用于安放加热平台(10)，加热平台(10)受控于加热平台控制器(25)，不锈钢工件(11)安装在所述的加热平台(10)上； 一喷油嘴(8)，该喷油嘴(8)用于向不锈钢工件表面喷涂硅油以便在不锈钢工件表面形成硅油约束层(9)，所述喷油嘴通过出油管(7)与油栗(3)相连，油栗(3)通过油管(4)与硅油桶(2)相连； 一喷气嘴(13)，该喷气嘴(13)用于驱除不锈钢工件表面溢出或空气中的氢原子，它通过出气管(14)与氮气罐(17)相连；； 一激光器(5)，它用于对不锈钢工件进行激光冲击； 一计算机(1)，该计算机用于控制激光器、油栗、加热平台控制器(25)、第一水平运动平台(22)和第二水平运动平台(23)协调工作，完成整个激光冲击过程。7.根据权利要求6所述的装置，其特征是所述的收集槽(18)底部通过出油管(20)与外部回收桶(19)相连。8.根据权利要求6所述的装置，其特征是所述的喷油嘴(8)的出油速度为2~5L/min ;所述的喷气嘴(13)的出气压力为2X105~4X105Pa。9.根据权利要求6所述的装置，其特征是所述的油栗(3)与出油管(7)连接处安装阀门(6)以便调节喷油嘴(8)的喷油速度；出气管(14)与氮气罐(17)相连处安装压力指示表(16)用以确定喷气嘴(13)的出气压力；喷油嘴与水平方向的夹角设为135°，喷气嘴与水平方向的夹角设为30°，两者成相反方向安装。10.根据权利要求6所述的装置，其特征是所述的的不锈钢工件为316L不锈钢。
【专利摘要】一种能显著提高316L不锈钢抗氢脆性能的方法及装置，首先利用高温（250~450℃）促进表面氢原子析出，然后在动态应变时效温度（300~450℃）下进行激光冲击，一方面利用塑性变形加速氢原子的析出，另一方面阻碍降温过程中氢原子的二次侵入，同时利用高密度位错与晶界的钉扎效应有效阻滞氢服役环境中氢原子侵蚀以及氢原子偏析所致的氢脆现象，大幅降低316L不锈钢的氢致马氏体相变，结合激光冲击诱导的高幅残余压应力可以有效提高其在氢腐蚀环境下的表面性能及疲劳性能。所述装置包括激光器、加热平台、运动平台、约束系统及氮气保护系统等核心部件。本发明具有结构简单，工艺可控，成本低廉等优点。
【IPC分类】C21D6/00, C21D10/00
【公开号】CN105112622
【申请号】CN201510563120
【发明人】周建忠, 郑阳, 孟宪凯, 冯旭, 盛杰, 黄舒, 苏纯, 周宏达
【申请人】江苏大学
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年9月7日