一种耐海水冲刷腐蚀双相不锈钢的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种耐海水冲刷腐蚀双相不锈钢的制备方法，是采取带温大塑性变形的方法，制备得到的双相不锈钢的组织结构为超细/纳米晶基体上弥散分布着强化相。本发明专利技术采用带温大塑性变形的方法对双相不锈钢进行加工，具有较高的钝化性能，保证了双相不锈钢的耐蚀性以抗腐蚀，同时具有较好的强韧性，保证了硬度和耐磨性等力学性能以抗冲刷。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及材料领域，特别涉及一种耐海水冲刷腐蚀双相不锈钢的制备方法。
技术介绍
不锈钢主要分为单相奥氏体不锈钢、单相铁素体不锈钢、单相马氏体不锈钢和双相铁素体-奥氏体不锈钢等。不锈钢在大气环境中具有优异的耐蚀性能，但是大多数单相不锈钢的耐海水腐蚀性能较差。相对单相不锈钢而言，双相铁素体-奥氏体不锈钢的耐海水腐蚀性能较好，但是海洋环境中很多不锈钢构件会面临冲刷腐蚀，冲刷腐蚀与海水全浸泡时单纯的电化学腐蚀不同，冲刷腐蚀会发生电化学腐蚀因素和力学冲刷因素的交互作用，因此对双相不锈钢的耐蚀性能和力学性能有双重要求。双相不锈钢一般是以固溶态供货，虽然其能够保证双相组织和耐蚀性，但存在硬度和耐磨性不足等问题。为了提高双相不锈钢的力学性能，现有技术及其优缺点如下：(1)固溶处理后结合时效处理析出二次相以强化金属，但是二次相容易造成耐蚀性下降和引发脆性；(2)固溶处理后采用冷变形方式进行强化，可以减少析出相保证耐蚀性，但是双相不锈钢加工硬化率大，冷变形程度抗力较大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的缺点，提供一种钝化能力高、耐蚀性能强、较高硬度和耐磨性的耐海水冲刷腐蚀双相不锈钢的制备方法，可以满足海洋冲刷腐蚀环境的应用。本专利技术的目的通过下述技术方案实现：一种耐海水冲刷腐蚀双相不锈钢的制备方法，是采取带温大塑性变形的方法，制备得到的双相不锈钢的组织结构为超细/纳米晶基体上弥散分布着强化相，包括下述步骤：(1)将铸态双相不锈钢在高温电阻炉中随炉加热至1040～1150℃，保温处理1～3小时后水冷至室温，得到固溶态双相不锈钢；(2)将固溶态双相不锈钢加工成方锭，在方锭表面涂膜石墨-油混合润滑剂，然后装入等通道转角挤压模具中；(3)挤压模具自带控温系统，设定挤压温度为400～650℃，恒温下对方锭进行12～24的多道次等通道转角挤压加工，得到带温大塑性变形加工后的试块；(4)将试块从模具中取出后采用水冷至室温，得到组织结构为超细/纳米晶基体上弥散分布着强化相的耐海水冲刷腐蚀双相不锈钢。步骤1中，所述固溶态双相不锈钢中，双相是指铁素体相和奥氏体相，其中铁素体相的体积百分比为40～60％。步骤2中，方锭的边长为(10～100)mm×(10～100)mm×(40～300)mm。步骤3中，所述多道次等通道转角挤压加工，其相邻道次间试样方位的改变包括以下路径：A路径：相邻道次间试样不旋转；C路径：相邻道次间试样绕其轴线旋转180°；Ba路径：试样每次挤压后绕轴线，顺时针90°和逆时针90°交替进行；Bc路径：每次挤压后试样绕其轴线按一个方向旋转90°。步骤4中，所述耐海水冲刷腐蚀双相不锈钢的组织结构特征为：铁素体相和奥氏体相两基体相均匀分布，它们的晶粒尺寸均达到90～500nm，组织结构中弥散分布着强化析出相。所述强化析出相的体积百分比为2～10％，种类包括σ相、χ相等金属间相和Cr2N、M23C6等化合物相。本专利技术与现有技术相比具有如下优点和效果：(1)本专利技术采用带温大塑性变形的方法对双相不锈钢进行加工，由于变形是在一定温度下进行的，降低了双相不锈钢的变形抗力，实现比较大的变形程度，有利于达到显著的组织细化效果。(2)本专利技术制备的双相不锈钢的组织结构特征为：超细/纳米晶基体上弥散分布着强化相，其中超细/纳米晶基体具有较高的钝化性能，保证了双相不锈钢的耐蚀性以抗腐蚀，同时具有较好的强韧性，保证了硬度和耐磨性等力学性能以抗冲刷；弥散分布的二次相具有优异耐磨效应，保证了双相不锈钢较高的抗冲刷性能。附图说明图1为铸态及加工态双相不锈钢的摩擦因子对比图。图2为加工态双相不锈钢耐冲刷腐蚀原理示意图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例1一种耐海水冲刷腐蚀双相不锈钢的制备方法，其步骤为：市购铸态双相不锈钢在高温电阻炉中随炉升温至1040℃，保温处理3小时后水冷至室温，得到固溶态双相不锈钢；将固溶态双相不锈钢加工成尺寸10mm×10mm×40mm的方锭，将方锭表面涂膜石墨-油混合润滑剂，之后装入等通道转角挤压模具中；挤压模具自带控温系统，设定挤压温度为400℃，在此温度下，采用等通道转角挤压的C路径对双相不锈钢进行12道次的变形加工；随后水冷至室温，得到耐海水冲刷腐蚀双相不锈钢。所获得的耐海水冲刷腐蚀双相不锈钢的组织结构为超细纳米晶基体上弥散分布着强化相，测试得出基体平均晶粒尺寸为350nm，基体上弥散分布着体积分数约2％的σ相、χ相等金属间相和Cr2N、M23C6等化合物相。性能测试表明：双相不锈钢显微硬度由原始铸态的360HV200g提高到470HV200g；在30N载荷下双相不锈钢的平均摩擦因子由原始铸态的0.55下降到0.31，如图1所示。在模拟海水冲刷腐蚀试验机上试验480h后，双相不锈钢的单位面积的腐蚀失重量仅为铸态样品的42％。所制备的双相不锈钢耐冲刷腐蚀原理示意图如图2所示。实施例2一种耐海水冲刷腐蚀双相不锈钢的制备方法，其步骤为：市购铸态双相不锈钢在高温电阻炉中随炉升温至1150℃，保温处理1小时后水冷至室温，得到固溶态双相不锈钢；将固溶态双相不锈钢加工成尺寸100mm×100mm×300mm的方锭，将方锭表面涂膜石墨-油混合润滑剂，之后装入相应的大尺寸等通道转角挤压模具中；挤压模具自带控温系统，设定挤压温度为650℃，在此温度下，采用等通道转角挤压的A路径对双相不锈钢进行24道次的变形加工；随后水冷至室温，得到耐海水冲刷双相不锈钢。所获得的耐海水冲刷腐蚀双相不锈钢的组织结构为超细纳米晶基体上弥散分布着强化相，测试得出基体平均晶粒尺寸为90nm，基体上弥散分布着体积分数约8％的σ相、χ相等金属间相和Cr2N、M23C6等化合物相。性能测试表明：双相不锈钢显微硬度由原始铸态的360HV200g提高到510HV200g；在30N载荷下双相不锈钢的平均摩擦因子由原始铸态的0.55下降到0.32；在模拟海水冲刷腐蚀试验机上试验480h后，双相不锈钢的单位面积的腐蚀失重量仅为铸态样品的38％。实施例3一种耐海水冲刷腐蚀双相不锈钢的制备方法，其步骤为：市购铸态双相不锈钢在高温电阻炉中随炉升温至1080℃，保温处理2.5小时后水冷至室温，得到固溶态双相不锈钢；将固溶态双相不锈钢加工成尺寸20mm×20mm×40mm的方锭，将方锭表面涂膜石墨-油混合润滑剂，之后装入等通道转角挤压模具中；挤压模具自带控温系统，设定挤压温度为500℃，在此温度下，采用等通道转角挤压的A路径对双相不锈钢进行16道次的变形加工；随后水冷至室温，得到耐海水冲刷双相不锈钢。所获得的耐海水冲刷腐蚀双相不锈钢的组织结构为超细纳米晶基体上弥散分布着强化相，测试得出基体平均晶粒尺寸为160nm，基体上弥散分布着体积分数约6％的σ相、χ相等金属间相和Cr2N、M23C6等化合物相。性能测试表明：双相不锈钢显微硬度由原始铸态的360HV200g提高到485HV200g；在30N载荷下双相不锈钢的平均摩擦因子由原始铸态的0.55下降到0.32；在模拟海水冲刷腐蚀试验机上试验480h后，双相不锈钢的单位面积的腐蚀失重量仅为铸态样品的41％。实施例4一种耐海水冲刷腐蚀双相不锈钢的制备方法，其步骤为：市购本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耐海水冲刷腐蚀双相不锈钢的制备方法，其特征在于包括下述步骤：(1)将铸态双相不锈钢在高温电阻炉中随炉加热至1040～1150℃，保温处理1～3小时后水冷至室温，得到固溶态双相不锈钢；(2)将固溶态双相不锈钢加工成方锭，在方锭表面涂膜石墨‑油混合润滑剂，然后装入等通道转角挤压模具中；(3)挤压模具自带控温系统，设定挤压温度为400～650℃，恒温下对方锭进行12～24的多道次等通道转角挤压加工，得到带温大塑性变形加工后的试块；(4)将试块从模具中取出后采用水冷至室温，得到组织结构为超细/纳米晶基体上弥散分布着强化相的耐海水冲刷腐蚀双相不锈钢。

【技术特征摘要】
1.一种耐海水冲刷腐蚀双相不锈钢的制备方法，其特征在于包括下述步骤：(1)将铸态双相不锈钢在高温电阻炉中随炉加热至1040～1150℃，保温处理1～3小时后水冷至室温，得到固溶态双相不锈钢；(2)将固溶态双相不锈钢加工成方锭，在方锭表面涂膜石墨-油混合润滑剂，然后装入等通道转角挤压模具中；(3)挤压模具自带控温系统，设定挤压温度为400～650℃，恒温下对方锭进行12～24的多道次等通道转角挤压加工，得到带温大塑性变形加工后的试块；(4)将试块从模具中取出后采用水冷至室温，得到组织结构为超细/纳米晶基体上弥散分布着强化相的耐海水冲刷腐蚀双相不锈钢。2.根据权利要求1所述的耐海水冲刷腐蚀双相不锈钢的制备方法，其特征在于：步骤1中，所述固溶态双相不锈钢中，双相是指铁素体相和奥氏体相，其中铁素体相的体积百分比为40～60％。3.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：张留艳，揭晓华，郑琼彬，黄晓晔，麦永津，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东;44