一种Fe-15Mn-22Cr-0.9N奥氏体不锈钢及其制备方法

本发明涉及高氮奥氏体不锈钢制备，特别涉及一种高强韧性fe-15mn-22cr-0.9n奥氏体不锈钢板材及其制备方法。

背景技术：

1、高氮奥氏体不锈钢具有强度高、韧性好、抗蠕变、耐腐蚀和成形性能好等特点而被广泛应用于各种工业技术领域，引起了众多材料学者的关注。目前，俄罗斯、日本和许多欧洲国家正在加速进行新型高氮奥氏体不锈钢的研发。我国已经把高氮奥氏体不锈钢列入重点资助领域，以促进高氮奥氏体不锈钢的研究与应用推广。

2、但高氮奥氏体不锈钢一般以粗晶固溶状态使用，强度仍然无法满足关键部件与特殊工况领域的服役要求，需要对其进行处理以提高强度。提高奥氏体不锈钢强度的常规做法是结合塑性变形和热处理来引入位错和细化晶粒。但对于高氮奥氏体不锈钢而言，这一材料强韧化方法并不适用。由于氮元素处于过饱和状态，高氮钢经过塑性变形产生大量位错而促进了氮化物析出，材料因而变脆。因此，工业技术领域亟需一种制备高强度、高韧性、具有单相奥氏体组织的高氮奥氏体不锈钢的方法。对此，本专利针对fe-15mn-22cr-0.9n奥氏体不锈钢在不同温度下轧制的加工硬化行为和变形机制，以及变形组织特征对后续退火中氮化物析出的影响，耦合形变与相变制备高强韧性高氮奥氏体不锈钢的技术路径，实现材料的高强度而不减损韧性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种高强韧性fe-15mn-22cr-0.9n奥氏体不锈钢板材及其制备方法，本发明使用温轧+退火工艺，预先对材料进行加热处理可降低轧制时的变形抗力，从而减小高强度高氮奥氏体不锈钢板材的制备难度，且温轧后退火能显著减少有害氮化物的析出而避免了脆性问题，获得高强度、高塑性的奥氏体不锈钢，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明的一方面提供了一种高强韧性fe-15mn-22cr-0.9n奥氏体不锈钢板材，所述fe-15mn-22cr-0.9n奥氏体不锈钢的化学组分及重量百分含量分别为:c≤0.068％，si≤0.42％，mn≤15％，p≤0.003％，ni：1.0～1.5％，cr：21～23％，n：0.5～1％，其余为fe及不可避免的杂质。

3、优选地，所述fe-15mn-22cr-0.9n奥氏体不锈钢的屈服强度≥1200mpa，抗拉强度≥1500mpa，均匀延伸率≥12％。

4、本发明的另一方面提供了一种高强韧性fe-15mn-22cr-0.9n奥氏体不锈钢板材的制备方法，包括：

5、对fe-15mn-22cr-0.9n钢板进行温轧获得具有单相奥氏体结构fe-15mn-22cr-0.9n不锈钢，温轧完成后进行时效退火即获得高强度、高韧性fe-15mn-22cr-0.9n板材。

6、所述温轧包括：

7、在600℃下对fe-15mn-22cr-0.9n钢板进行多道次轧制，先期每道次下压量为1mm，达到变形量50％后下压量改为0.5mm，每道次轧制前将样品重新放入加热炉中保温2min，控制轧制温度变化不超过5％，最后获得名义轧制量为20％、40％、60％和75％的样品。

8、所述制备方法还包括：

9、在温轧前先将fe-15mn-22cr-0.9n钢板放入600℃加热炉中保温10min，后每一道次轧制前将fe-15mn-22cr-0.9n钢板放入加热炉中保温2～3min。轧制完成后放入600℃下的加热炉中等温处理1h，在空气中缓慢冷却得到所需板材。

10、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

11、本发明的实施方式提供的fe-15mn-22cr-0.9n奥氏体不锈钢的制备方法采用温轧工艺，预先对材料进行加热处理可降低轧制时的变形抗力，从而减小高强度高氮奥氏体不锈钢板材的制备难度；温轧后样品经退火处理后其均匀延伸率得到显著的提高(与未退火前相比倍增)，同时获得较好的强塑性匹配；本发明依赖常规轧制设备，操作流程简单，有利于大规模连续生产，生产周期时间短，生产效率高，生产成本低；通过本方法获得屈服强度≥1200mpa，抗拉强度≥1500mpa，均匀延伸率≥12％。

技术特征：

1.一种高强韧性fe-15mn-22cr-0.9n奥氏体不锈钢板材，其特征在于，所述fe-15mn-22cr-0.9n奥氏体不锈钢的化学组分及重量百分含量分别为:c≤0.068％，si≤0.42％，mn≤15％，p≤0.003％，ni：1.0～1.5％，cr：21～23％，n：0.5～1％，其余为fe及不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的高强韧fe-15mn-22cr-0.9n奥氏体不锈钢板材，其特征在于：所述fe-15mn-22cr-0.9n奥氏体不锈钢的屈服强度≥1200mpa，抗拉强度≥1500mpa，均匀延伸率≥12％。

3.一种fe-15mn-22cr-0.9n奥氏体不锈钢的制备方法，其特征在于，包括：

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述温轧包括：

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：

技术总结
本发明涉及高氮奥氏体不锈钢技术领域，具体为一种高强韧性Fe‑15Mn‑22Cr‑0.9N奥氏体不锈钢板材，其化学组分及重量百分含量分别为:C≤0.068％，Si≤0.42％，Mn≤15％，P≤0.003％，Ni：1.0～1.5％，Cr：21～23％，N：0.5～1％，其余为Fe及不可避免的杂质。制备方法包括：在600℃下对Fe‑15Mn‑22Cr‑0.9N钢板进行多道次轧制，先期每道次下压量1mm，变形量50％后下压量为0.5mm，每道次轧制前将样品重新保温2min，控制温度变化不超过5％，获得名义轧制量为20％、40％、60％和75％的样品。本发明使用温轧+退火工艺，预先对材料进行加热可降低轧制时的变形抗力，减小材料的制备难度；后续进行退火处理能够减少有害氮化物的析出量，材料的延伸率得到显著提高并避免了脆性问题，从而获得高强度、高韧性的奥氏体不锈钢板材。

技术研发人员：周阳,冯涛,赖庆全,位云涛
受保护的技术使用者：南京理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13