[发明专利]一种能显著提高不锈钢材料抗氢脆性能的方法和装置

摘要

一种能显著提高316L不锈钢抗氢脆性能的方法及装置，首先利用高温（250~450℃）促进表面氢原子析出，然后在动态应变时效温度（300~450℃）下进行激光冲击，一方面利用塑性变形加速氢原子的析出，另一方面阻碍降温过程中氢原子的二次侵入，同时利用高密度位错与晶界的钉扎效应有效阻滞氢服役环境中氢原子侵蚀以及氢原子偏析所致的氢脆现象，大幅降低316L不锈钢的氢致马氏体相变，结合激光冲击诱导的高幅残余压应力可以有效提高其在氢腐蚀环境下的表面性能及疲劳性能。所述装置包括激光器、加热平台、运动平台、约束系统及氮气保护系统等核心部件。本发明具有结构简单，工艺可控，成本低廉等优点。

主权项

一种能显著提高不锈钢抗氢脆性能的方法，其特征在于：首先将不锈钢工件加热到能促进表面氢原子析出的温度进行氢原子析出，保温到设定的时间后再次加热到不锈钢动态应变时效温度300‑450℃并进行激光冲击，通过激光冲击一方面利用塑性变形加速不锈钢工件氢原子的析出，另一方面阻碍降温过程中氢原子的二次侵入，同时利用高密度位错与晶界的钉扎效应有效阻滞氢服役环境中氢原子侵蚀以及氢原子偏析所致的氢脆现象，大幅降低不锈钢的氢致马氏体相变，结合激光冲击诱导的高幅残余压应力以有效提高其在氢腐蚀环境下的表面性能及疲劳性能；它包括以下具体步骤：A. 将不锈钢工件（11）置于加热平台（10）上，打开氮气罐（17）的旋转阀门（15），依据压力表（16）调节喷气嘴（13）的出气压力为2×105~4×105Pa，以驱除不锈钢工件表面溢出或空气中的氢原子；同时打开加热平台控制器（25），预热0.5~3小时，设置温度为250~450℃；B. 预热结束后在不锈钢工件（11）表面涂一层耐高温黑漆（12），调节加热平台控制器（25）温度为300~550℃，3~5分钟后打开油泵（3）并旋转阀门（6）控制喷油嘴（8）出油速度为2~5 L/min，形成硅油约束层（9）；C. 通过计算机（1）打开激光器（5）对不锈钢工件（11）进行喷丸处理，同时控制运动平台在不锈钢工件（11）上加工出所需的喷丸区域；D. 喷丸结束后，通过计算机（1）关闭激光器（5）及运动平台，同时手动关闭加热平台控制器（25）、油泵（3）、阀门（6）及氮气罐阀门（15），待不锈钢工件（11）冷却后取下工件（11）并进行超声波清洗。