一种奥氏体不锈钢的局部激光表面处理工艺的制作方法

文档序号:15154368发布日期:2018-08-10 21:40阅读:341来源:国知局

本发明属于奥氏体不锈钢表面处理技术领域,具体涉及一种奥氏体不锈钢的局部激光表面处理工艺。



背景技术:

目前,奥氏体奥氏体不锈钢其产量和用量约占奥氏体不锈钢总量的60%,是奥氏体不锈钢中最为重要的一类钢种。奥氏体奥氏体不锈钢具有较好的塑韧性、耐蚀性、抗氧化能、焊接性以及压力加工性能等,因而被广泛地应用在日常生活和工业生产当中。激光技术被广泛地应用在材料科学领域包括材料制备、材料加工以及表面强化等,成为提高材料表面性能的一种有效途径。其中激光表面处理技术得到了快速地发展并被广泛应用,主要由于激光表面处理技术具有环境污染少、样品变形小、能局部表面处理、后续加工少以及可非接触加工的特点,与此同时激光表面处理能够赋予材料优异的性能,为新材料的研发和改性提供了良好的途径。目前,这项技术已被应用在钢铁材料、铝合金以及镁合金等材料,但有关奥氏体奥氏体不锈钢激光表面处理的研究多集中在激光喷丸、激光冲击以及激光涂敷上,对其激光表面局部循环处理的研究甚少。



技术实现要素:

本发明针对现有技术中的不足,提供了一种奥氏体不锈钢的局部激光表面处理工艺。

为了实现以上目的,本发明提供了一种奥氏体不锈钢的局部激光表面处理工艺的制备方法,包括以下步骤:

步骤1):将奥氏体不锈钢的冷轧板切割成方形样件,再经过酸洗去除氧化层,得到初始样件;

步骤2):将所述初始样件加热至1100℃保温30min,再水冷至常温,得到热处理样件;

步骤3):采用金相砂纸对所述热处理样件进行磨制,再经过超声波清洗,去除所述热处理样件表面的氧化膜得到待抛光样件;

步骤4):将所述待抛光样件进行电解抛光,去除磨制过程中产生的塑形变形层,得到待处理样件;

步骤5):采用多组激光光束对所述待处理样件进行激光循环辐照,激光循环辐照参数为:激光光束的直径为6mm,激光辐照的时间为2s,停止辐照样件冷却的时间3s,循环次数n≥100;

步骤6):采用金相砂纸对激光循环辐照后的样件进行磨制,再进行电解抛光得到成品。

进一步地,步骤4)的电解抛光工艺参数为:抛光液为磷酸+硫酸+水,电压为11v,时间为60-120s。在此参数的作用下,能够去除样件表面在金相砂纸磨制的过程中产生的塑形变形层。

进一步地,步骤3)具体为:采用颗粒度依次减小的砂纸对所述热处理样件进行磨制。既能去除热处理后样件表面的氧化层,又能使得最后磨制好的样件在电子显微镜下具有划痕轻且一致的特性,便于后期的抛光处理。

进一步地,步骤6)之后还包括:步骤7)将所述成品置于探伤机内,对所述成品进行无损伤检测。对成品进行最后的检测,检测其有无裂痕,保证成品的品质。

进一步地,所述探伤机为漏磁探伤检测机。漏磁检测以自动探伤为目的,特别对钢管、钢棒等铁磁材料,具有独特的优点,不但检测速度快、自动化程度高,对钢管的尺寸、规格测量范围大,而且对工件的处理要求低,不需要耦合剂,也不需要任何防护设备等,可在较恶劣的环境下检测,不仅能探出缺陷,还能获得缺陷的某些特征尺寸,其检测结果具有较好的定量性、客观性以及可记录性。

与现有技术相比,本发明具有的有益效果为:

本发明的奥氏体不锈钢的局部激光表面处理工艺,经激光表面循环处理后的样件表面发生了塑性变形,晶粒内产生大量的位错和孪晶,有明显的滑移带,晶粒明显细化,样件的强度、硬度提高,耐磨性增强,且经过激光辐照后,样件内产生了微应变,且随着辐照次数的增多,应变量逐渐增大。可见,对某些局部要求强度、硬度较高的奥氏体不锈钢件,可采用本发明的激光表面处理工艺,提高奥氏体不锈钢局部的强度以及硬度,以增加局部的耐磨性等。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1

奥氏体不锈钢的化学组分包括:c:0.08%,cr:16.21%,ni:9.88%,mo:1.68%,mn:1.62%,si:0.48%,al:0.28%,s:0.01%,其余为fe;对此奥氏体不锈钢进行局部激光表面处理,包括以下步骤:

步骤1):将奥氏体不锈钢的冷轧板切割成方形样件,再经过酸洗去除氧化层,得到初始样件;

步骤2):将所述初始样件加热至1100℃保温30min,再水冷至常温,得到热处理样件;

步骤3):采用颗粒度依次减小的砂纸型号对所述热处理样件进行磨制,再经过超声波清洗,去除所述热处理样件表面的氧化膜得到待抛光样件;

步骤4):将所述待抛光样件进行电解抛光,去除磨制过程中产生的塑形变形层,得到待处理样件;

步骤5):采用多组激光光束对所述待处理样件进行激光循环辐照,激光循环辐照参数为:激光光束的直径为6mm,激光辐照的时间为2s,停止辐照样件冷却的时间3s,循环次数n=300;

步骤6):采用金相砂纸对激光循环辐照后的样件进行磨制,再进行电解抛光得到成品;

步骤7)将所述成品置于探伤机内,对所述成品进行无损伤检测。

其中,本实施例采用co2激光热冲击及疲劳实验机,该装置包括激光加热系统、控制系统、测温系统、真空室、机械加载系统以及原位损伤图像观测系统,

实施例2

奥氏体不锈钢的化学组分包括:c:0.08%,cr:16.21%,ni:9.88%,mo:1.68%,mn:1.62%,si:0.48%,al:0.28%,s:0.01%,其余为fe;对此奥氏体不锈钢进行局部激光表面处理,包括以下步骤:

步骤1):将奥氏体不锈钢的冷轧板切割成方形样件,再经过酸洗去除氧化层,得到初始样件;

步骤2):将所述初始样件加热至1100℃保温30min,再水冷至常温,得到热处理样件;

步骤3):采用颗粒度依次减小的砂纸型号对所述热处理样件进行磨制,再经过超声波清洗,去除所述热处理样件表面的氧化膜得到待抛光样件;

步骤4):将所述待抛光样件进行电解抛光,去除磨制过程中产生的塑形变形层,得到待处理样件;

步骤5):采用多组激光光束对所述待处理样件进行激光循环辐照,激光循环辐照参数为:激光光束的直径为6mm,激光辐照的时间为2s,停止辐照样件冷却的时间3s,循环次数n=500;

步骤6):采用金相砂纸对激光循环辐照后的样件进行磨制,再进行电解抛光得到成品;

步骤7)将所述成品置于探伤机内,对所述成品进行无损伤检测。

其中,本实施例采用co2激光热冲击及疲劳实验机,该装置包括激光加热系统、控制系统、测温系统、真空室、机械加载系统以及原位损伤图像观测系统,

实施例3

奥氏体不锈钢的化学组分包括:c:0.08%,cr:16.21%,ni:9.88%,mo:1.68%,mn:1.62%,si:0.48%,al:0.28%,s:0.01%,其余为fe;对此奥氏体不锈钢进行局部激光表面处理,包括以下步骤:

步骤1):将奥氏体不锈钢的冷轧板切割成方形样件,再经过酸洗去除氧化层,得到初始样件;

步骤2):将所述初始样件加热至1100℃保温30min,再水冷至常温,得到热处理样件;

步骤3):采用颗粒度依次减小的砂纸型号对所述热处理样件进行磨制,再经过超声波清洗,去除所述热处理样件表面的氧化膜得到待抛光样件;

步骤4):将所述待抛光样件进行电解抛光,去除磨制过程中产生的塑形变形层,得到待处理样件;

步骤5):采用多组激光光束对所述待处理样件进行激光循环辐照,激光循环辐照参数为:激光光束的直径为6mm,激光辐照的时间为2s,停止辐照样件冷却的时间3s,循环次数n=1000;

步骤6):采用金相砂纸对激光循环辐照后的样件进行磨制,再进行电解抛光得到成品。

步骤7)将所述成品置于探伤机内,对所述成品进行无损伤检测。

其中,本实施例采用co2激光热冲击及疲劳实验机,该装置包括激光加热系统、控制系统、测温系统、真空室、机械加载系统以及原位损伤图像观测系统,

对比例1

奥氏体不锈钢的化学组分包括:c:0.08%,cr:16.21%,ni:9.88%,mo:1.68%,mn:1.62%,si:0.48%,al:0.28%,s:0.01%,其余为fe;对此奥氏体不锈钢进行热处理,具体包括以下步骤:

步骤1):将奥氏体不锈钢的冷轧板切割成方形样件,再经过酸洗去除氧化层,得到初始样件;

步骤2):将所述初始样件加热至1100℃保温30min,再水冷至常温,得到热处理样件;

对上述对比例1以及三个实施例处理中最后得到的成品样件,进行x射线衍射图谱分析以及计算得到以下数据,如表所示:

由上表你的数据可知,经过激光循环辐照后的样件的层错概率、孪晶概率、峰强比、微应变以及晶粒尺寸都有较大变化,可以看出激光循环辐照的过程中产生了大量的形变孪晶,且随着辐照次数的增加,孪晶的数量明显增多,且较固溶处理后的奥氏体不锈钢,晶粒出现了明显的细化,因而强度、硬度增大。经过激光辐照后,样件内产生了微应变,且随着辐照次数的增多,应变量逐渐增大。

最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

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