一种梯度马氏体分布的超细晶301不锈钢的制备方法与流程

本发明属于高强钢，具体涉及一种梯度马氏体分布的超细晶301不锈钢的制备方法。

背景技术：

1、301不锈钢带是一种亚稳奥氏体不锈钢，在充分固溶的条件下，具有完全奥氏体组织；在奥氏体不锈钢中，301不锈钢是最易冷变形强化的钢种，通过冷变形加工可使钢的强度、硬度提高，并且保留足够的塑、韧性。此钢在大气条件下还具有良好的耐锈性；然而目前关于301不锈钢性能提升的研究中，传统的制备工艺和微观组织设计策略往往存在“强度和韧性倒置”的关系，这限制了301不锈钢性能的进一步提升；

2、在“向自然界学习”的过程中，发现竹子结构是典型的梯度结构；竹子的维管束结构其密度是从外部向心部逐渐递减，在维持整体强度和刚度的情况下，其心部具有较好的柔韧性；目前已经成功将梯度结构在多种金属材料中进行复制并对其机械性能进行系统研究，相关研究表明梯度结构金属材料能在一定程度上打破材料“强度和塑性”的倒置关系，获得优异的强塑性，因此梯度结构的设计为解决301不锈钢现存“强度和韧性倒置”的关系的难题提供了参考；

3、目前对于金属材料梯度层状结构的制备方法比较成熟的工艺主要为表面梯度塑性变形，如表面机械研磨处理、表面机械碾磨处理和表面机械碾压处理；该方法只能在材料表面实现微观组织梯度变化，同时梯度层的厚度会受材料塑性和尺寸限制，传统的制备方法对于301不锈钢板材的制备存在局限性，对301不锈钢板材的力学性能提升存在瓶颈。

4、因此，提供一种能将梯度马氏体结构引入到制备301不锈钢板材的梯度马氏体分布的超细晶301不锈钢的制备方法是有必要的。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种梯度马氏体分布的超细晶301不锈钢的制备方法，以解决301不锈钢板材不同厚度层的马氏体分布的技术问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种梯度马氏体分布的超细晶301不锈钢的制备方法，包括如下步骤：步骤一，高差速比热轧：选取板材，将所述板材加热至适当温度，对所述板材保温若干时间，然后将所述板材转移到热轧机组上，设置适当的上下轧辊轧速比，进行压下量为适当比例的轧制，然后将所述板材快速冷却到室温；步骤二，冷轧：将所述步骤一中轧制的板材转移至冷轧机组，进行冷轧，将板材轧制到适当的厚度；步骤三，回火：将所述步骤二冷轧完的板材加热至适当温度，保温若干时间，然后快速冷却至室温。

3、进一步地，所述步骤一中，所述板材的厚度为5mm-15mm，所述轧速比为≥2，所述板材压下量的比例为50~80%。

4、进一步地，所述步骤一中，所述板材的加热温度为500℃~600℃，所述板材的保温时间为5min-10min。

5、进一步地，所述步骤一中，所述板材全程被保护气体保护。

6、进一步地，所述步骤二中，所述板材的轧制厚度为0.05~0.5mm。

7、进一步地，所述步骤三中，所述板材的加热温度为600℃~900℃。

8、进一步地，所述步骤三中，所述板材的保温时间为60-180s。

9、进一步地，使用上述梯度马氏体分布的超细晶301不锈钢的制备方法制备的梯度马氏体分布的超细晶301不锈钢。

10、进一步地，本发明提供了所述梯度马氏体分布的超细晶301不锈钢的性能测试的方法，借助线切割设备将热处理后的所述梯度马氏体分布的超细晶301不锈钢按照astm-e8-e8m标准和沿轧制方向加工成热拉伸试样，随后按照1mm/min拉伸速率进行拉伸性能测试。

11、进一步地，本发明提供了所述梯度马氏体分布的超细晶301不锈钢的微观表征测试的方法，借助线切割设备将所述梯度马氏体分布的超细晶301不锈钢制备10mm×10mm的热处理试样，用不同型号的砂纸将样品逐级研磨至2000#，随后进行抛光和腐蚀，对试样进行微观组织观察。

12、本发明的有益效果:

13、1、本发明通过高差速比轧制技术，将梯度结构引入到301不锈钢板材中，且通过巧妙的热轧工艺和冷轧工艺配合，在301不锈钢板材的厚度方向产生晶粒尺寸的梯度分布，将梯度结构和梯度马氏体相变分阶段在301不锈钢板材制备过程中实现，最终实现301不锈钢板材中马氏体的呈梯度分布；

14、2、本发明利用梯度结构设计，采用新型的方法和工艺相结合，提高301不锈钢板材的力学性能，解决了现有301不锈钢板材力学性能提升的问题。该发明对301不锈钢板材梯度组织的制备和力学性能的提升具有良好的效果；

15、3、本发明通过梯度结构设计，大大增加了301不锈钢板材在的抗拉强度和延伸率。

技术特征：

1.一种梯度马氏体分布的超细晶301不锈钢的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的一种梯度马氏体分布的超细晶301不锈钢的制备方法，其特征在于，

3.如权利要求2所述的一种梯度马氏体分布的超细晶301不锈钢的制备方法，其特征在于，

4.如权利要求3所述的一种梯度马氏体分布的超细晶301不锈钢的制备方法，其特征在于，

5.如权利要求4所述的一种梯度马氏体分布的超细晶301不锈钢的制备方法，其特征在于，

6.如权利要求5所述的一种梯度马氏体分布的超细晶301不锈钢的制备方法，其特征在于，

7.如权利要求6所述的一种梯度马氏体分布的超细晶301不锈钢的制备方法，其特征在于，

8.如权利要求1至7任一项所述的梯度马氏体分布的超细晶301不锈钢的制备方法制备的梯度马氏体分布的超细晶301不锈钢。

9.本发明提供了如权利要求8所述的梯度马氏体分布的超细晶301不锈钢的性能测试的方法，其特征在于，

10.本发明提供了如权利要求9所述的梯度马氏体分布的超细晶301不锈钢的微观表征测试的方法，其特征在于，

技术总结
本发明属于高强钢技术领域，具体涉及一种梯度马氏体分布的超细晶301不锈钢的制备方法，包括如下步骤：高差速比热轧：选取板材，将板材加热至适当温度，对板材保温若干时间，然后将板材转移到热轧机组上，设置适当的上下轧辊轧速比，进行压下量为适当比例的轧制，然后将板材快速冷却到室温；冷轧：将轧制的板材转移至冷轧机组，进行冷轧，将板材轧制到适当的厚度；回火：将冷轧完的板材加热至适当温度，保温若干时间，然后快速冷却至室温；本发明通过高差速比轧制技术，将梯度结构引入到板材中，且通过巧妙的热轧工艺和冷轧工艺配合，在板材的厚度方向产生晶粒尺寸的梯度分布，提升板材的力学性能，解决了现有301不锈钢板材力学性能提升的问题。

技术研发人员：赵鹏
受保护的技术使用者：江苏延汉材料科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/31