一种提高301ln奥氏体不锈钢力学性能的方法
【专利摘要】本发明公开了一种提高301LN奥氏体不锈钢力学性能的方法，属于不锈钢制备领域。本方法通过将40～60mm厚的301LN奥氏体不锈钢坯料热轧至4～5mm厚的板材，再通过冷轧—退火工艺处理，制备了屈服强度为700～1000MPa，抗拉强度为1000～1200MPa，延伸率大于30％的301LN奥氏体不锈钢。本发明方法易于操作，便于实现工业化生产。
【专利说明】
一种提高301LN奥氏体不锈钢力学性能的方法
技术领域
[000? ]本发明涉及不镑钢的制备，具体地指一种提尚301LN奥氏体不镑钢力学性能的方法。
【背景技术】
[0002]奥氏体不锈钢是不锈钢中最重要的钢种，它的产量和消耗量大约占不锈钢总产量和消耗量的70%。奥氏体不锈钢是一种十分优良的材料，它具有极好的低温性能、很强的抗腐蚀能力、较好的塑性和延展性、抗拉强度很大，因此广泛应用于低温技术、海洋工程、生物化工和其他行业。但是此类奥氏体不锈钢屈服强度很低，在结构件中使用受到很大的限制。随着人类社会的高速发展，对奥氏体不锈钢屈服强度性能提出更高要求，成为高强高塑性奥氏体不锈钢发展动力之一。
[0003]在强化措施中，常用的固溶强化作用已达到极致。很多强化方法不能兼顾强度与塑性，往往是强度提高了，塑性却显著下降。而细化晶粒不仅能大幅度地提高强度，还能保持塑性基本不变或小幅度下降，因此可以利用细化晶粒方法来提高强度。
[0004]目前细化晶粒的方法有很多种，比如高压扭转、等径角挤压、叠乳等强烈塑性变形方法，但是上述方法均存在缺点，如需要大量的塑性能、特殊的操作设备等等。
[0005]近年来，研究已经表明应变诱导马氏体结合退火工艺是一种细化奥氏体不锈钢晶粒的有效方法。冷变形使奥氏体转变成应变马氏体，随后退火使马氏体回复再结晶得到纳米晶/超细晶奥氏体，这种方法已经在实验室内获得了极好强度和塑性匹配的奥氏体不锈钢。这种高屈服强度的纳米晶/超细晶奥氏体不锈钢通过细晶强化获得优良的屈服强度和形变过程中相变诱导塑性(TRIP)效应或者孪晶诱发塑性(TWIP)效应得到极好的塑性，表现出极好的性能优势。
[0006]现有技术往往获得粗晶301LN奥氏体不锈钢，拉伸曲线无屈服平台，将应变0.2%时的应力定义为屈服强度，则屈服强度约为350?550MPa，抗拉强度为800?950MPa，延伸率为30?55%。
[0007]现有的方法中，Somani MC等人曾对301不锈钢以60%的压下量进行冷乳，随后在800°C保温ls，得到平均晶粒尺寸为540nm。但是这种方法在实际生产中需要配备特殊的冷却装置，不利于工业化生产。
【发明内容】
[0008]本发明的目的是针对现有301LN奥氏体不锈钢晶粒粗大导致屈服强度过低的问题，提供了一种提高301LN奥氏体不锈钢力学性能的方法，通过本方法能够获得屈服强度为700?lOOOMPa，抗拉强度为1000?1200MPa，延伸率大于30%的301LN奥氏体不锈钢，且本发明方法操作简单，容易实现工业化生产。
[0009]实现本发明目的采用的技术方案是:一种提高301LN奥氏体不锈钢力学性能的方法，所使用的30ILN奥氏体不锈钢的化学成分(质量％)为《0.05，Si彡0.8，Mn彡1.5，015.0?20.0，祖6.0?10.0，5彡0.03，卩彡0.045，]?00.1?2，_.1?0.2，其余为卩6及不可避免杂质。
[0010]具体步骤如下:
[0011](I)热乳
[0012]将上述组分的301LN奥氏体不锈钢钢锭锻造成厚度为40?60mm的坯料，将坯料随炉加热至1180?1250 °C并保温I?5h，随后乳成4?5mm厚的热乳板，开乳温度和终乳温度分别为1175?1225°C和1075?1125°C，热乳结束后以25?35°C/s的冷却速率水冷至120?170
°C，再空冷至室温。
[0013](2)对热乳板进行冷乳-退火处理
[0014]在室温下用冷乳机对热乳板进行冷乳，冷乳后进行退火处理，将加热炉的炉温升至700?900°C后将乳制的板材放入保温10?100s，随后迅速冷却至室温。其组织中马氏体完全转变为奥氏体，不同于冷变形过程中形成的板条状形态结构，奥氏体晶粒几乎是等轴型，晶粒平均粒径为500nm。
[0015]特别的，上述退火所使用的加热炉为热处理用箱式电阻炉。
[0016]采用本发明方法对实验钢进行力学性能实验，最终得到该不锈钢的屈服强度为700?lOOOMPa，抗拉强度为1000?1200MPa，延伸率大于30%。
[0017]本发明具有以下显著的优点:
[0018]I)本发明采用冷乳一退火工艺，晶粒细化效果显著，能够将301LN奥氏体不锈钢的晶粒尺寸细化至500nm。
[0019]2)本发明所述的冷乳是在室温下进行，而目前国内外利用冷乳一退火工艺制备纳米级奥氏体不锈钢，冷乳大多是低温或者是超低温进行。本发明更易于工业化生产。
[0020]3)本发明所述的退火是在电阻式加热炉中进行，更加接近实际生产情况。
【附图说明】
[0021]图1为经过实施例处理后301LN奥氏体不锈钢的工程应力一工程应变曲线图。
[0022]图2为实施例中用钢经过冷乳-退火工艺处理后的SEM照片。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
[0024]首先，本实施例采用如下的设备:热乳机为Φ450热乳机、冷乳机为Φ 325 X 400mm四辊直拉式可逆冷乳机、退火用加热炉为热处理用箱式电阻炉。
[0025]本实施例提高301LN奥氏体不锈钢力学性能的具体操作如下:
[0026]取301LN奥氏体不锈钢的成分(wt.% )如下:C为0.017，Si为0.52，Mn为I.29，Cr为17.3，Ni为6.5，S为0.025，P为0.044，Mo为0.15，N为0.15,其余为Fe及不可避免杂质。
[0027]将上述组分的301LN奥氏体不锈钢钢锭锻造成厚度为45?50mm的坯料，将坯料随炉加热至1200°C?1230 °C并保温2.5?3.5h，随后乳成4?5mm厚的热乳板，开乳温度和终乳温度分别为1185?1205°C和1085?1100°C，热乳结束后以28?31°C/s的冷却速率水冷至125?140°C，再空冷至室温。随后对热乳板在冷乳机上进行冷乳-退火处理:
[0028]在室温下用冷乳机对热乳板进行冷乳，冷乳后进行退火处理，将加热炉的炉温升至700°C后将乳制的板材放入保温100s，随后迅速冷却至室温。其组织中马氏体完全转变为奥氏体，不同于冷变形过程中形成的板条状形态结构，奥氏体晶粒几乎是等轴型。
[0029]本实施例通过上述方法得到该不锈钢的屈服强度为939MPa，抗拉强度为1098MPa，延伸率为38.8%。处理后301LN奥氏体不锈钢的工程应力一工程应变曲线如图1所示，通过工程应力-工程应变曲线可以看出，通过本发明方法处理后的301LN奥氏体不锈钢的屈服强度，抗拉强度都高于普通处理手段获得的301LN奥氏体不锈钢。经过冷乳-退火工艺处理后的SEM照片如图2所示，该照片凸显出通过本发明方法获得的301LN奥氏体不锈钢晶粒细小，组织均匀。
【主权项】
1.一种提高30ILN奥氏体不锈钢力学性能的方法，其特征在于，包括: SlOO、热乳 将301LN奥氏体不锈钢钢锭锻造成厚度为40?60mm的坯料，将坯料随炉加热至1180?1250°C并保温I?5h，随后乳成4?5mm厚的热乳板； S200、对热乳板进行冷乳-退火处理 在室温下用冷乳机对热乳板进行冷乳，冷乳后进行退火处理，将加热炉的炉温升至700?900 °C后将乳制的板材放入保温1?I OOs，随后迅速冷却至室温。2.根据权利要求1所述提高301LN奥氏体不锈钢力学性能的方法，其特征在于，所述的301LN奥氏体不锈钢的质量百分比含量为:C<0.05，Si<0.8，Mn<1.5，Crl5.0?20.0，Ni6.0?10.0，S彡0.03，P彡0.045，Mo0.1?2，N0.1?0.2，其余为Fe及不可避免杂质。3.根据权利要求1所述提高301LN奥氏体不锈钢力学性能的方法，其特征在于:步骤SlOO中热乳方法中开乳温度和终乳温度分别为1175?1225°C和1075?1125°C，热乳结束后以25?35°C/s的冷却速率水冷至120?170°C，再空冷至室温。4.根据权利要求1所述提高301LN奥氏体不锈钢力学性能的方法，其特征在于:步骤S200中所述的冷乳的总压下量为30?90%。5.根据权利要求1所述提高301LN奥氏体不锈钢力学性能的方法，其特征在于:步骤S200中所述的加热炉为热处理用箱式电阻炉。6.根据权利要求1所述提高301LN奥氏体不锈钢力学性能的方法，其特征在于:通过该方法制得的301LN奥氏体不锈钢屈服强度为700?lOOOMPa，抗拉强度为1000?1200MPa，延伸率大于30%。
【文档编号】C21D8/02GK106048409SQ201610482730
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月27日
【发明人】万响亮, 胡丞杨, 许德明, 李光强, 徐光 , 吴开明
【申请人】武汉科技大学