[发明专利]一种改善奥氏体不锈钢冷轧板的强塑性及耐蚀性的方法

说明书

技术领域

本发明公开了一种改善奥氏体不锈钢冷轧板的强塑性及耐蚀性的方法。属于金属材料表面处理技术领域。

背景说明

奥氏体不锈钢具有优异的耐敏化态晶间腐蚀性能和塑性，广泛应用于制造合成纤维，石油化工、纺织、化肥、造纸、印染及原子能工业设备，涉及国计民生的方方面面。随着时代的日益发展，奥氏体不锈钢在许多尖端领域开发出新的应用。比如，在冷核反应堆，热核反应堆，在医用植入体，电池等。其重要性日益彰显。然而奥氏体不锈钢的强度偏低，屈服强度仅在150～300MPa，极大的限制了其应用范围。传统的冷加工变形强化手段可显著提升其强度。通过塑性变形方法，如冷轧、等通道转角挤压、高压扭转、表面纳米化等技术可以将奥氏体晶粒细化至超细晶或纳米晶晶粒，显著提高奥氏体不锈钢的屈服强度。低温冷轧奥氏体不锈钢的强度可达1670MPa，是粗晶状态时的7倍^[7]。但是，由于晶界对位错运动的强烈抑制，应变不能有效传递，因此细晶强化奥氏体不锈钢的塑性非常有限。拉伸时断裂伸长率均在5％以下，几乎没有加工硬化的能力。另外，大量研究表明，冷加工变形通常会显著降低奥氏体不锈钢的耐点蚀性能^[2,3]。这是由于冷加工变形会造成大量的缺陷，如位错和变形带、马氏体相变、织构和残余应力等。这些缺陷通常是应力集中的区域，有利于点蚀形核，从而降低点蚀电位^[2,8-10]。因此，晶粒细化在提高纳米晶奥氏体不锈钢强度的同时，极大地损害了其塑性和耐腐蚀性。

电磁感应加热技术常用于表面淬火。在表面淬火过程中，表面金属在很短的时间内被加热到相变温度，在随后的快速冷却过程中使奥氏体大量形核且来不及长大，并伴随着马氏体相变，最终形成表面为马氏体和细晶珠光体的混合组织，芯部为粗晶珠光体的结构。表面淬火的目的在于获得高硬度、高耐磨性的表面。至今未见采用电磁感应加热技术，通过表面处理，以改善强塑性及耐蚀性的报道。综上所述，开发出高强高韧且耐蚀性能优异的奥氏体不锈钢是本领域材料制备的重要研究目标。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种工艺方法简单、操作方便、通过表面处理，在奥氏体不锈钢冷轧板表面形成梯度纳米结构，以改善奥氏体不锈钢冷轧板的强塑性及耐蚀性的方法。本发明方法可以实现奥氏体不锈钢高强度、高韧性以及高耐蚀性的性能组合。

本发明一种改善奥氏体不锈钢冷轧板的强塑性及耐蚀性的方法，是在奥氏体不锈钢冷轧板基体表面形成由表及里硬度逐渐增加，晶粒尺寸从微米级逐渐减小的梯度结构。

本发明一种改善奥氏体不锈钢冷轧板的强塑性及耐蚀性的方法，奥氏体不锈钢冷轧板基体表面梯度结构最表层为微米级，逐渐减小至纳米级，所述奥氏体不锈钢冷轧板基体为纳米晶结构。

本发明一种改善奥氏体不锈钢冷轧板的强塑性及耐蚀性的方法，所述奥氏体不锈钢冷轧板厚度为1～15mm。

本发明一种改善奥氏体不锈钢冷轧板的强塑性及耐蚀性的方法，奥氏体不锈钢冷轧板基体表面梯度结构体积占基体总体体积的20％～100％。

本发明一种改善奥氏体不锈钢冷轧板的强塑性及耐蚀性的方法，奥氏体不锈钢冷轧板基体表面梯度结构中，最大晶粒尺寸为1～3微米。

本发明一种改善奥氏体不锈钢冷轧板的强塑性及耐蚀性的方法，处理后的奥氏体不锈钢冷轧板拉伸屈服强度为842MPa；延伸率为16％。

本发明一种改善奥氏体不锈钢冷轧板的强塑性及耐蚀性的方法，采用电磁感应技术对奥氏体不锈钢冷轧板表面加热至温度T，保温后水冷；温度T的范围是：

奥氏体不锈钢再结晶温度≤T≤奥氏体不锈钢相变温度。

本发明一种改善奥氏体不锈钢冷轧板的强塑性及耐蚀性的方法，采用电磁感应技术，对奥氏体不锈钢冷轧板表面加热，加热深度为冷轧板厚度的20％～100％。

本发明一种改善奥氏体不锈钢冷轧板的强塑性及耐蚀性的方法，采用电磁感应技术，沿奥氏体不锈钢冷轧板表面进行多道次加热，加热深度为冷轧板厚度的20％～100％。

本发明一种改善奥氏体不锈钢冷轧板的强塑性及耐蚀性的方法，电磁感应技术选择高频、中频、工频感应加热设备中的一种。

本发明一种改善奥氏体不锈钢冷轧板的强塑性及耐蚀性的方法，奥氏体不锈钢冷轧板包括下述组分，按质量百分比组成：