利用马氏体相变循环实现304不锈钢超塑性的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用马氏体相变循环实现304不锈钢超塑性的方法，解决了工业生产难度大、生产效率低、成本高的问题。它包括以下步骤：a、对304不锈钢板在室温下匀速拉伸，拉伸速率v满足0＜v≤5mm/min；拉伸变形量为30％；b、在温度T下，对拉伸后的304不锈钢板进行时效处理，其中T满足700℃≤T≤900℃，时效处理的时间t满足15min≤t≤25min；重复循环步骤a、b，记录总循环次数N；将循环N(N＝1、2、3……)次后的304不锈钢板拉断，计算总伸长率δ总，δ总≥100％时，实现相变超塑性。

【技术实现步骤摘要】
利用马氏体相变循环实现304不锈钢超塑性的方法
本专利技术涉及超塑性成形领域，具体说的是一种主要应用于钢材中实现钢材超塑性的一种利用马氏体相变循环实现304不锈钢超塑性的方法。
技术介绍
现有的超塑性成形领域基本上是采用细晶超塑性材料，具有以下不足：晶粒的细化预处理，晶粒尺寸一般要求小于5μm；一定的变形温度，一般为0.5Tm～Tm，其中Tm是合金熔点，与材料成分有关，可查手册；低的应变速率，一般要求应变速率控制在10-4～10-1s-1范围内。因此，细晶超塑性的主要特点是对设备要求高(高温变形)、低生产率及高昂的预处理费用，这也是导致细晶超塑性在超塑性成形领域难以广泛应用的原因。对于相变超塑性在塑性加工领域的应用主要还处于实验研究阶段，原因在于现已有的研究主要采用的是应力与高温相变循环同步的方法，因此设备要求高，而对于大型产品则根本无法实施。专利申请号为CN201010299718.7，利用相变超塑性对金属材料机械零件进行校形的方法；将淬火状态的被校形零件安装在工艺装备内，工艺装备对被校形零件施加持续力，将被校形零件的形状尺寸超公差部分固定到尺寸公差合格的范围内；将被校形零件连同工艺装备一同放入回火炉内进行正常工艺过程的回火热处理工序，被校形零件在回火热处理过程中发生相变，利用金属相变时具有的超塑性，在持续力的作用下，被校形零件发生校形所需的塑性变形；回火热处理工序完成后，卸掉工艺装备，得到尺寸公差合格的零件。存在不足：需专用的工装设备，成本高；工装设备需同工件一起放入回火炉，工装设备的精度、表面质量将下降，维护成本高；受工装设备的限制对于大型或需大变形工件难以实施。专利申请号为CN201310234229.7，预先准备的锻造合金坯料初始晶粒度小于10μm，且成近等轴晶状态；等温条件下进行锻造(温度为1040-1120℃)；应变速率为0.0001-0.0005s-1。存在不足：需对材料晶粒尺寸进行预处理，增加成本；等温锻造在高温进行不易控制；应变速率低，生产效率低。
技术实现思路
为了克服上述所存在的技术缺陷，本专利技术的目的是：提供一种加工生产难度低、成本低且生产效率高的利用马氏体相变循环实现304不锈钢超塑性的方法。为了达到上述目的，本专利技术通过以下技术方案实现：利用马氏体相变循环实现304不锈钢超塑性的方法，其特征在于包括以下步骤：a、对304不锈钢板在室温下匀速拉伸，诱发304不锈钢中的奥氏体发生马氏体相变，其中拉伸速率v满足0＜v≤5mm/min，拉伸变形量为30％；b、时效处理，即在温度T下，对拉伸后的304不锈钢板保温，诱发304不锈钢中的马氏体逆相变，同时伴随产生回复应力，其中T满足700℃≤T≤900℃，保温的时间，即时效时间t满足15min≤t≤25min；c、重复循环步骤a、b，记录总循环次数N；d、将循环N(N＝1、2、3……)次后的304不锈钢板拉断，计算总伸长率δ总，δ总≥100％时，则实现相变超塑性。步骤a中对304不锈钢板在室温下匀速拉伸所采用的设备为微机控制电子万能试验机CMT5105，拉伸速率v满足2.5mm/min≤v≤3.5mm/min。步骤b中采用箱式电阻炉对拉伸后的304不锈钢板进行时效处理，温度T满足750℃≤T≤850℃。步骤a中，拉伸速率v满足v＝3mm/min。步骤b中，所述的温度T满足T＝800℃。所述的时间t满足t＝20min。本专利技术的有益效果是：本专利技术的利用马氏体相变循环实现304不锈钢超塑性的方法，通过利用室温拉伸应力可诱发304不锈钢马氏体相变，而时效过程中马氏体逆相变时会伴随产生回复应力；马氏体相变可在室温进行，对于实际应用非常有利，且时效处理后仅需直接空冷至室温即完成一次相变循环，无需专用的设备进行复杂的加热与冷却循环；工艺简单且节约了大量的生产成本。具体实施方式下面对本专利技术作进一步的说明，但本专利技术的保护范围不限于以下所述。本专利技术的利用马氏体相变循环实现304不锈钢超塑性的方法，包括以下步骤：a、对304不锈钢板在室温下匀速拉伸，诱发304不锈钢中的奥氏体发生马氏体相变，其中拉伸速率v满足0＜v≤5mm/min，拉伸变形量为30％；若速度较小则效率较低，若速率较大，则由于材料的晶体缺陷增多引起加工硬化且晶体位错运动更困难，会导致过早出现非均匀塑性变形，使颈缩现象提前产生，对于超塑性的实现不利；b、时效处理，即在温度T下，对拉伸后的304不锈钢板保温，诱发304不锈钢中的马氏体逆相变，同时伴随产生回复应力，其中T满足700℃≤T≤900℃，保温的时间，即时效时间t满足15min≤t≤25min；若温度低于500℃，由于温度较低，马氏体逆相变能力降低，马氏体逆相变不完全，对于塑性的积累效果差；温度在500℃～700℃之间，会导致已逆相变得到的奥氏体沿晶界析出Cr23C6，使晶界附近成为贫铬区，产生严重的晶间腐蚀；温度过高，超过900℃会产生高温氧化等问题；c、重复循环步骤a、b，记录总循环次数N；d、将循环N(N＝1、2、3……)次后的304不锈钢板拉断，计算总伸长率δ总，δ总≥100％时，则实现相变超塑性。本专利技术的利用马氏体相变循环实现304不锈钢超塑性的方法，通过利用室温拉伸应力可诱发304不锈钢马氏体相变，而时效过程中马氏体逆相变时会伴随产生回复应力；马氏体相变可在室温进行，对于实际应用非常有利，且时效处理后仅需直接空冷至室温即完成一次相变循环，无需专用的设备进行复杂的加热与冷却循环；工艺简单且节约了大量的生产成本。值得注意的是，所述的室温只是说明本方法实施过程的优越性，即实施过程无需特殊环境要求，如升温、降温、恒温等，该方法实施的室温环境范围较宽，在0℃～40℃室温都可进行。作为优选的，步骤a中对304不锈钢板在室温下匀速拉伸所采用的设备为微机控制电子万能试验机CMT5105，拉伸速率v满足2.5mm/min≤v≤3.5mm/min。当然也可以选用普通拉伸机代替CMT5105。若速度较小则效率较低，若速率较大，则由于材料的晶体缺陷增多引起加工硬化且晶体位错运动更困难，会导致过早出现非均匀塑性变形，使颈缩现象提前产生，对于超塑性的实现不利。作为优选的，步骤b中采用箱式电阻炉对拉伸后的304不锈钢板进行时效处理，温度T满足750℃≤T≤850℃。作为优选的，步骤a中，拉伸速率v满足v＝3mm/min。作为优选的，步骤b中，所述的温度T满足T＝800℃。作为优选的，所述的时间t满足t＝20min，是为了确保马氏体逆相变完全进行。在确保马氏体逆相变进行完全的情况下，时间越短越好。一方面节能；另一方面防止由于时间过长引起奥氏体晶粒长大，从而导致塑性下降。该时间随试样尺寸增大而增加。下面提供一些实验数据。说明：1、根据实验，循环次数均取2次即可以实现超塑性，比较其最高总延伸率找到其最优温度。2、优选时效温度为800℃。虽然温度为900℃时超塑性最高，但仅比800℃时高了5％，且温度高意味着耗能高，氧化严重很多。说明：时效时间t太短，马氏体逆相变未完全进行，对超塑性的提高不利，时效时间t太长，导致逆相变生成的奥氏体晶粒长大，也会降低塑性，优选时效时间为20min。说明：1、拉伸速率越低，效果越好，但生产效率会大大降低,所以拉伸速度小于3mm/m本文档来自技高网...

【技术保护点】
利用马氏体相变循环实现304不锈钢超塑性的方法，其特征在于包括以下步骤：a、对304不锈钢板在室温下匀速拉伸，诱发304不锈钢中的奥氏体发生马氏体相变，其中拉伸速率v满足0＜v≤5mm/min，拉伸变形量为30％；b、时效处理，即在温度T下，对拉伸后的304不锈钢板保温，诱发304不锈钢中的马氏体逆相变，同时伴随产生回复应力，其中T满足700℃≤T≤900℃，保温的时间，即时效时间t满足15min≤t≤25min；c、重复循环步骤a、b，记录总循环次数N；d、将循环N(N＝1、2、3……)次后的304不锈钢板拉断，计算总伸长率δ总，δ总≥100％时，则实现相变超塑性。

【技术特征摘要】
1.利用马氏体相变循环实现304不锈钢超塑性的方法，其特征在于包括以下步骤：a、对304不锈钢板在室温下匀速拉伸，诱发304不锈钢中的奥氏体发生马氏体相变，其中拉伸速率v满足0＜v≤5mm/min，拉伸变形量为30％；b、时效处理，即在温度T下，对拉伸后的304不锈钢板保温，诱发304不锈钢中的马氏体逆相变，同时伴随产生回复应力，其中T满足750℃≤T≤850℃，保温的时间，即时效时间t满足15min≤t≤25min；c、重复循环步骤a、b，记录总循环次数N，其中N＝1、2、3……；d、将循环N次后的304不锈钢板拉断，计算总伸长率δ总，δ总≥100％时，则实现相变超塑性。2.根据权利要求1所述的利用马氏体相变循环实现304不锈钢超塑性的方法，其特征在于：步...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢文玲，周顺勇，李秀兰，郭翠霞，胡光忠，裴艳阳，
申请(专利权)人：四川理工学院，
类型：发明
国别省市：四川;51