一种在奥氏体不锈钢上形成梯度纳米结构表层并控制其中马氏体含量的方法技术

本发明专利技术公开了一种在奥氏体不锈钢上形成梯度纳米结构表层并控制其中马氏体含量的方法，属于金属材料表面纳米化技术领域。该方法采用控温表面机械滚压处理(SMRT)技术对奥氏体不锈钢进行处理，由于SMRT加工刀具在待处理奥氏体钢表面高速滚压，钢件表层组织发生严重塑性变形，原始粗晶组织转变为由表及里为纳米晶、亚微米晶、微米晶的梯度结构，又由于结合SMRT过程控制环境温度，影响了奥氏体向形变诱发马氏体相的转变，从而可以控制梯度结构表层中的马氏体含量。经控温SMRT加工后，奥氏体不锈钢上可以形成厚度达到1mm的梯度硬化层，纳米层厚度可达50μm，其中的马氏体含量在0～90％范围内可控。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及奥氏体不锈钢的表面强化方法及控温表面塑性变形
，具体涉及一种在奥氏体不锈钢上形成梯度纳米结构表层并控制其中马氏体含量的方法，该方法可以在奥氏体不锈钢表层制备出具有不同马氏体含量的梯度纳米结构，其微观结构尺寸由表及里逐渐增大，依次为纳米尺寸、亚微米尺寸和微米尺寸。
技术介绍
纳米结构材料由于其优异的性能引起了广泛的研究，塑性变形方法是制备这类材料最为有效的方法之一。众所周知，大多数材料的失稳始于其表面，因此只要在材料的表面制备出一定厚度的纳米结构层，即实现表面纳米化，以此通过表面组织和性能的优化可提高材料的整体力学性能和服役行为。奥氏体不锈钢材料具有优异的抗腐蚀性能、良好的焊接性能和可加工性以及较好的耐热性能，广泛应用于石油、化工等领域。但奥氏体不锈钢较低的屈服强度和较差的耐磨性能使其难以满足更为苛刻的服役环境的需求。通过对奥氏体不锈钢进行表面纳米化处理，在其表面制备出一定厚度优异性能的梯度纳米结构层，即最表面为纳米晶组织、次表层为亚微米晶组织和变形组织、芯部为原始粗晶组织的表层，可以有效地克服这些不足。已有工作表明，具有梯度纳米结构表层的奥氏体不锈钢较普通奥氏体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在奥氏体不锈钢上形成梯度纳米结构表层并控制其中马氏体含量的方法，其特征在于：该方法采用表面机械滚压处理技术和控温技术同时对奥氏体不锈钢回转类部件表面进行处理，使材料表层的粗晶组织在塑性变形作用下转变为梯度纳米结构组织；同时在梯度纳米结构表层中获得所需含量的马氏体相。

【技术特征摘要】
1.一种在奥氏体不锈钢上形成梯度纳米结构表层并控制其中马氏体含量的方法，其特征在于：该方法采用表面机械滚压处理技术和控温技术同时对奥氏体不锈钢回转类部件表面进行处理，使材料表层的粗晶组织在塑性变形作用下转变为梯度纳米结构组织；同时在梯度纳米结构表层中获得所需含量的马氏体相。2.根据权利要求1所述的在奥氏体不锈钢上形成梯度纳米结构表层并控制其中马氏体含量的方法，其特征在于：所述控温技术是指在表面机械滚压处理的过程中通过控制回转类部件表面温度，从而控制原始奥氏体相向形变诱导马氏体相的转变量，最终在梯度纳米结构表层中获得所需含量的马氏体相。3.根据权利要求1所述的在奥氏体不锈钢上形成梯度纳米结构表层并控制其中马氏体含量的方法，其特征在于：所述奥氏体不锈钢为室温下具有奥氏体原始组织的AISI300系不锈钢。4.根据权利要求1所述的在奥氏体不锈钢上形成梯度纳米结构表层并控制其中马氏体含量的方法，其特征在于：所述表面机械滚压处理技术和控温技术是在可控温的表面纳米化加工系统上实现的，该加工系统包括转动系统、自动进给系统、滚动球形刀具、润滑系统和控温系统，其中：所述转动系统和自动进给系统利用车床实现，分别用于控制回转类部件沿轴向作旋转运动和进给运动；所述滚动球形刀具和润滑系统安装在自动进给系统上，滚动球形刀具上设有能够在回转类部件表面进行滚压的球形刀头；所述润滑系统能够使用油性润滑剂对回转类部件加工表面进行润滑，保证所述球形刀具在回转类部件加工表面上能够持续滚动接触；所述控温系统用于保证回转类部件表面温度在加工过程中维持在所需恒定范围内。5.根据权利要求4所述的在奥氏体不锈钢上形成梯度纳米结构表层并控制其中马氏体含量的方法，其特征在于：所述控温系统包括加热装置、测温装置和温度控制装置；所述加热装置为热风机或风枪，安装在机床上并由机床控制其运动，加热装置连接温度控制装置；所述测温装置为热电偶，热电偶的测温端接触回转类部件加工表面，热电偶的另一端连接温度控制装置；所述加热装置对回转类部件加工表面进行加热，回转类部件表面温度信号由热电偶反馈到温度控制装置，温度控制装置根据接收到的温度信息调控回转类部件表面温度...

【专利技术属性】
技术研发人员：王镇波，卢柯，许久凌，斯晓，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁;21