一种修复体心立方BCC结构的不锈钢的方法及产品

本发明属于金属材料处理，具体涉及一种修复体心立方bcc结构的不锈钢的方法及产品。

背景技术：

1、核能因其高能量密度和低温室气体排放而受到欢迎。17-4ph马氏体不锈钢作为轻水反应堆的阀杆材料，如主蒸汽隔离阀(msiv)。通过适当的固溶、淬火和回火等热处理工艺，可以得到细小的马氏体、高密度的纳米沉淀和部分逆转的奥氏体，这是17-4ph不锈钢具有优异的整体力学性能所必需的。然而，长时间使用会导致热老化导致脆性断裂，对核电站的安全运行构成严重威胁。如最近，大亚湾核电站，美国vogtle核电站以及南非核电站均在服役过程中发生了msiv的断裂行为。

2、17-4ph不锈钢在573k-773k的热时效过程中会发生调幅分解。这是因为cr含量位于fe-cr二元相图的混相间隙内。位错和调幅分解引起的富cr相相互作用会导致材料韧性显著降低。此外，老化过程中产生的g相也会影响材料的硬化行为。随着进一步的热时效，富cu析出物的尺寸和数量密度增加，这也会导致硬度的增加。

3、目前，当17-4ph不锈钢发生热老化脆化时，需要停机对材料进行更换，这大幅度提升了核电站的运营成本，降低了生产效率。因此，亟需一种处理方法来修复马氏体不锈钢的热老化脆化。

技术实现思路

1、为了克服现有技术存在的上述问题，本发明提供一种修复体心立方bcc结构的不锈钢的方法及产品，用于解决现有技术中存在的上述问题。

2、一种修复体心立方bcc结构的不锈钢的方法，所述方法包括：

3、s1.对体心立方bcc结构的不锈钢试样进行打磨，确定所述试样的热老化脆化程度，根据所述试样尺寸和热老化脆化程度设定脉冲电流参数；

4、s2.根据设定的所述脉冲电流参数对所述试样施加脉冲电流进行修复处理；

5、s3.在设定的处理时间到达后结束修复处理，将修复处理前后的试样进行检测，确定修复情况。

6、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述体心立方bcc结构的不锈钢包括马氏体不锈钢或铁素体不锈钢。

7、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述马氏体不锈钢为17-4ph马氏体不锈钢。

8、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述设定的脉冲参数为：电流为1～30000a，电压为0.1～50v，频率为1～200或200～5000hz，脉宽为10～5000μs，所述设定的处理时间为30～240min。

9、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述施加脉冲电流通过对试样施加恒定径向载荷来实现。

10、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述17-4ph马氏体不锈钢试样的尺寸及规格为：直径为1mm，300℃老化20000h，脉冲电流参数选择为10hz，10μs，50a，作用时间为0.5h；直径为2mm，400℃老化1000h，脉冲电流参数选择为50hz，50μs，150a，作用时间为0.5h；直径为4mm，400℃老化5000h，脉冲电流参数选择为100hz，100μs，400a，作用时间为1h；直径为8mm，400℃老化10000h，脉冲电流参数选择为150hz，150μs，450a，作用时间为1h；直径为8mm，400℃老化20000h，脉冲电流参数选择为195hz，180μs，470a；直径为8mm，450℃老化5000h，脉冲电流参数选择为150hz，180μs，550a，作用时间为1h；直径为20mm，400℃老化5000h，脉冲电流参数选择为160hz，200μs，1150a，作用时间为1h；直径为40mm，400℃老化5000h，脉冲电流参数选择为200hz，1000μs，2200a，作用时间为1h；直径为60mm，400℃老化5000h，脉冲电流参数选择为200hz，1000μs，4500a，作用时间为2h；直径为80mm，400℃老化5000h，脉冲电流参数选择为200hz，1000μs，8000a，作用时间为3h；直径为100mm，400℃老化5000h，脉冲电流参数选择为200hz，1000μs，15000a，作用时间为4h；直径为120mm，400℃老化5000h，脉冲电流参数选择为200hz，1000μs，30000a，作用时间为4h。

11、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述脉冲频率为10hz，平均电流为50a，脉冲宽度为10μs，脉冲时间为30min。

12、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述s1中对试样表面采用600目或2000目砂纸依次打磨至无肉眼可见缺陷。

13、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，采用脉冲电源提供脉冲电流，所述脉冲电流处理采用的脉冲波形为尖波、方波或正弦波。

14、本发明还提供了一种体心立方bcc结构的不锈钢，采用本发明的修复方法获得。

15、本发明的有益效果

16、与现有技术相比，本发明有如下有益效果：

17、本发明的一种修复体心立方bcc结构的不锈钢的方法及产品，所述方法包括：对体心立方bcc结构的不锈钢试样进行打磨，确定所述试样的热老化脆化程度，根据所述试样尺寸和热老化脆化程度设定脉冲电流参数；根据设定的所述脉冲电流参数对所述试样施加脉冲电流进行处理；将处理前后的试样进行检测，确定修复情况。

18、本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：

19、(1)本发明采用脉冲电流对不锈钢进行了修复，以多尺寸热老化马氏体为例，探究了实际修复方案和修复参数，且修复效果优于其他修复方案。

20、(2)本发明利用脉冲电流修复了马氏体不锈钢的热老化脆化，通过利用基体和析出相电导率的差异，通过施加脉冲电流处理，溶解电导率小的析出相；此外，通过脉冲电流引入额外自由能，协同调控热老化马氏体不锈钢的微结构，实现热老化损伤组织的性能修复。

21、(3)本发明在常温下进行脉冲电流处理，不需要额外设置热源辅助，而且易于实施、可以实现热老化马氏体不锈钢的原位修复，具有显著的实际应用价值。

技术特征：

1.一种修复体心立方bcc结构的不锈钢的方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的修复体心立方bcc结构的不锈钢的方法，其特征在于，所述体心立方bcc结构的不锈钢包括马氏体不锈钢或铁素体不锈钢。

3.根据权利要求2所述的修复体心立方bcc结构的不锈钢的方法，其特征在于，所述马氏体不锈钢为17-4ph马氏体不锈钢。

4.根据权利要求1所述的修复体心立方bcc结构的不锈钢的方法，其特征在于，所述设定的脉冲参数为：电流为1～30000a，电压为0.1～50v，频率为1～200或200～5000hz，脉宽为10～5000μs，所述设定的处理时间为30～240min。

5.根据权利要求1所述的修复体心立方bcc结构的不锈钢的方法，其特征在于，所述施加脉冲电流通过对试样施加恒定径向载荷来实现。

6.根据权利要求3所述的修复体心立方bcc结构的不锈钢的方法，其特征在于，所述17-4ph马氏体不锈钢试样的尺寸及规格为：直径为1mm，300℃老化20000h，脉冲电流参数选择为10hz，10μs，50a，作用时间为0.5h；直径为2mm，400℃老化1000h，脉冲电流参数选择为50hz，50μs，150a，作用时间为0.5h；直径为4mm，400℃老化5000h，脉冲电流参数选择为100hz，100μs，400a，作用时间为1h；直径为8mm，400℃老化10000h，脉冲电流参数选择为150hz，150μs，450a，作用时间为1h；直径为8mm，400℃老化20000h，脉冲电流参数选择为195hz，180μs，470a；直径为8mm，450℃老化5000h，脉冲电流参数选择为150hz，180μs，550a，作用时间为1h；直径为20mm，400℃老化5000h，脉冲电流参数选择为160hz，200μs，1150a，作用时间为1h；直径为40mm，400℃老化5000h，脉冲电流参数选择为200hz，1000μs，2200a，作用时间为1h；直径为60mm，400℃老化5000h，脉冲电流参数选择为200hz，1000μs，4500a，作用时间为2h；直径为80mm，400℃老化5000h，脉冲电流参数选择为200hz，1000μs，8000a，作用时间为3h；直径为100mm，400℃老化5000h，脉冲电流参数选择为200hz，1000μs，15000a，作用时间为4h；直径为120mm，400℃老化5000h，脉冲电流参数选择为200hz，1000μs，30000a，作用时间为4h。

7.根据权利要求4所述的修复体心立方bcc结构的不锈钢的方法，其特征在于，所述脉冲频率为10hz，平均电流为50a，脉冲宽度为10μs，脉冲时间为30min。

8.根据权利要求1所述的修复体心立方bcc结构的不锈钢的方法，其特征在于，所述s1中对试样表面采用600目或2000目砂纸依次打磨至无肉眼可见缺陷。

9.根据权利要求1所述的修复体心立方bcc结构的不锈钢的方法，其特征在于，采用脉冲电源提供脉冲电流，所述脉冲电流处理采用的脉冲波形为尖波、方波或正弦波。

10.一种体心立方bcc结构的不锈钢，其特征在于，采用权利要求1-9任一项的修复方法获得。

技术总结
本发明涉及一种修复体心立方BCC结构的不锈钢的方法及产品，方法包括：对体心立方BCC结构的不锈钢试样进行打磨，确定所述试样的热老化脆化程度，根据所述试样尺寸和热老化脆化程度设定脉冲电流参数；根据设定的所述脉冲电流参数对所述试样施加脉冲电流进行处理；将处理前后的试样进行检测，确定修复情况。本发明利用脉冲电流修复了马氏体不锈钢的热老化脆化，通过利用基体和析出相电导率的差异，通过施加脉冲电流处理，溶解电导率小的析出相；此外，通过脉冲电流引入额外自由能，协同调控热老化马氏体不锈钢的微结构，实现热老化损伤组织的性能修复，且本发明在常温下进行脉冲电流处理，不需要额外设置热源辅助，易于实施。

技术研发人员：张新房,任乐,张宝雨
受保护的技术使用者：北京科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/21