一种ER316L奥氏体不锈钢盘条σ相析出的控制方法技术

本发明专利技术属于金属材料生产制造领域，具体公开了一种ER316L奥氏体不锈钢盘条σ相析出的控制方法。该方法是在盘条的生产轧制过程中，通过轧制温度和应变速率的配合来控制ER316L奥氏体不锈钢盘条的σ相析出比例，轧制温度高于1000℃，且应变速率低于40s

A control method for sigma phase precipitation of ER316L austenitic stainless steel wire rod

The invention belongs to the field of metal material production and manufacturing, and specifically discloses a control method for_phase precipitation of ER316L austenitic stainless steel wire rod. The method is to control the_phase precipitation ratio of ER316L austenitic stainless steel wire rod by the combination of rolling temperature and strain rate in the process of wire rod rolling. The rolling temperature is higher than 1000 C and the strain rate is lower than 40s.

【技术实现步骤摘要】
一种ER316L奥氏体不锈钢盘条σ相析出的控制方法
本专利技术属于金属材料的生产制造领域，具体涉及一种ER316L奥氏体不锈钢盘条σ相析出的控制方法。
技术介绍
ER316L奥氏体不锈钢盘条是一种超低碳的优质焊接材料，其熔敷金属具有良好的低温性能、耐点蚀、晶间腐蚀和应力腐蚀性，因此该材料制成的焊丝广泛应用于石油化工、核电、低温容器等领域。但这种盘条的轧制与普碳钢有很大的不同，在热塑性变形下具有较高的变形抗力、热不均匀性、较大的宽展系数等特点，在高线轧制时常出现表面或内部开裂，严重影响产品的质量。已有研究表明，奥氏体不锈钢在高温轧制过程中析出σ相，其塑形比奥氏体相(γ相)低，在一定的应力应变状态下裂纹沿σ-γ两相界面起裂。为了降低奥氏体不锈钢中的σ相含量，研究者在标准规定范围内降低Cr、Mo、Ti等铁素体相区元素(铬当量元素)比例或提高Ni、Mn、N等奥氏体相区元素(镍当量元素)含量。但这对材料性能造成损害，铬当量元素含量的降低，使得耐点蚀及耐缝隙腐蚀的效果降低，而镍当量元素的增加会降低碳在奥氏体不锈钢中的溶解度，从而导致碳化物析出倾向增强，这对盘条产品后续的冷加工性能不利。目前，已有特钢生产线成功轧制奥氏体不锈钢线材的报道，但还是存在轧制速度低、坯料角裂、表面质量差等问题，原因在于尚未对轧制参数(包括轧制温度、轧制速度、道次压下率等)对σ相析出及盘条性能的影响形成较深的认识。在现有技术中，专利CN104630425A公开了一种消除核电管道铸造不锈钢中σ相的方法，其采用等温退火处理方法对含σ相的核电管道铸造不锈钢进行处理，限定了具体的工艺参数：退火温度：900～1000℃；退火时间：0.25～35h；冷却方式：水淬至室温。在其具体退火步骤中，是将取样后剩余的核电管道不锈钢件放入管式电阻炉中进行退火处理。显然，该专利涉及的是金属材料的后加工过程。对此，本申请专利技术人提出了一种在金属材料生产时能直接控制σ相比例的方法，从而无需再做后续热处理。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对
技术介绍
中存在的技术问题而提供一种ER316L奥氏体不锈钢盘条σ相析出的控制方法。为了实现本专利技术目的而采用的技术方案为：一种ER316L奥氏体不锈钢盘条σ相析出的控制方法，该方法是在ER316L奥氏体不锈钢盘条的生产轧制过程中，通过轧制温度和应变速率的配合来控制ER316L奥氏体不锈钢盘条的σ相析出比例，其轧制温度高于1000℃，且应变速率低于40s-1。优选地，该控制方法的步骤为：1)奥氏体不锈钢ER316L锻坯的制备将奥氏体不锈钢ER316L钢锭经电渣重熔后锻打成方坯，经表面修磨后，制得奥氏体不锈钢ER316L锻坯；2)固溶热处理和高温压缩处理对奥氏体不锈钢ER316L锻坯进行轧制，在粗轧阶段飞剪工位进行取样，将取样的材料加工成固溶热处理试验样品，分别加热至温度850、950、1000、1100℃，保温后水淬；将取样的材料加工成高温压缩试验样品，模拟高线粗中轧阶段的坯料高温变形过程；将试样以10℃/s的升温速率加热到1200℃，保温5分钟后缓慢降低至1000℃，在1000℃恒定温度下分别以0.1、1.0、10、20、40s-1的应变速率使样品压缩变形60％，总变形量与高线粗中轧前后的变形量一致，然后以0.8℃/s的降温速度冷却到200℃以下；3)试验样品的测试将固溶热处理和高温压缩处理后的试验样品经过镶嵌、打磨、抛光后，用氯化铁盐酸溶液侵蚀，采用光学显微镜观察显微组织，采用扫描电子显微镜结合能谱仪进行成分分析，采用X射线衍射仪进行物相分析，测试样品的晶体结构和各相成分，采用Image-pro软件统计晶粒尺寸及相含量，各测试样品统计10张显微组织照片，计算平均值；4)ER316L奥氏体不锈钢盘条σ相析出的控制分析统计测试样品的σ相比例，然后在ER316L奥氏体不锈钢盘条的生产轧制过程中，通过轧制温度和应变速率的配合，使ER316L奥氏体不锈钢盘条的σ相析出比例小于3％。优选地，步骤4)中的轧制温度为1000℃，且应变速率为40s-1。优选地，所述ER316L奥氏体不锈钢盘条的化学组成成分为：按质量百分含量计，C≤0.03，Si0.30～0.65，Mn1.00～2.50，P≤0.03，S≤0.03，Cr18.00～20.00，Ni11.00～14.00，Mo2.00～3.00，Cu≤0.75，余量为铁和不可避免的杂质元素。优选地，所述的ER316L奥氏体不锈钢盘条，盘条Φ6.5mm，取盘条样品，经镶嵌、打磨、抛光后，用氯化铁盐酸溶液侵蚀，采用扫描电子显微镜的电子背散射衍射功能分析统计盘条样品中σ相含量，控制σ相含量小于3％。优选地，盘条的抗拉强度均值为640.2MPa，延伸率均值达48.7％。与现有技术相比，本专利技术的技术优点在于：本专利技术采用金属热处理领域中的固溶热处理方法和高温压缩试验，发现并掌握了固溶温度、应变速率对ER316L奥氏体不锈钢第二相析出行为的影响规律，从而确定了最佳的轧制温度及吐丝温度，同时也确定了合理的粗中轧速度及道次变形量，从而优化轧制工艺并开展高线轧制。本专利技术优化工艺后的高线轧制实践表明，盘条表面及内部无缺陷，组织以奥氏体晶粒为主，σ相含量小于3％且弥散分布，抗拉强度均值640.2MPa及延伸率均值48.7％，体现了较好地拉拔性能。附图说明图1为采用SEM结合EDS对固溶热处理(温度为850℃)后的ER316L奥氏体不锈钢试验样品组织观察。图2为采用SEM结合EDS对固溶热处理(温度为850℃)后的ER316L奥氏体不锈钢试验样品能谱分析。图3为固溶热处理(温度为850℃)后的ER316L奥氏体不锈钢试验样品XRD相结构分析图谱。图4为不同温度固溶处理后ER316L奥氏体不锈钢试验样品的显微组织。图5为不同温度下ER316L奥氏体不锈钢试验样品奥氏体晶粒尺寸及第二相含量。图6为不同应变速率下高温压缩试验样品的显微组织。图7为不同应变速率下高温压缩试验样品的σ相比例。图8为轧制温度950℃和1000℃时的ER316L奥氏体不锈钢盘条形貌及微观组织。图9为轧制温度1000℃的ER316L奥氏体不锈钢轧制盘条的EBSD分析。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做进一步地描述。实施例1)奥氏体不锈钢ER316L锻坯的制备采用4.5t德国ALD真空感应炉冶炼奥氏体不锈钢ER316L钢锭，其化学成分如表1所示。钢锭经电渣重熔后锻打成方坯，经表面修磨后尺寸为140×140×1600mm，已备高线轧制，试验材料从粗轧阶段飞剪工位取样。表12)试验材料的固溶热处理和高温压缩处理将粗轧阶段飞剪工位的取样材料加工成尺寸为20×20×20mm的固溶热处理试验样品，在NaberthermN31/H箱式电阻炉中分别加热至温度850、950、1000、1100℃，保温30min后水淬。将粗轧阶段飞剪工位取样的材料加工成尺寸为Φ8×12mm的高温压缩试验样品，采用Gleeble3800试验机模拟高线粗中轧阶段的坯料高温变形过程。将试样以10℃/s的升温速率加热到1200℃，保温5分钟后缓慢降低至1000℃，在1000℃恒定温度下分别以0.1、1.0、10、20、40s-1的应变速率使样品压缩变形60％，总变形量与高线粗中轧前后的变形量一致，然本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种ER316L奥氏体不锈钢盘条σ相析出的控制方法，该方法是在ER316L奥氏体不锈钢盘条的生产轧制过程中，通过轧制温度和应变速率的配合来控制ER316L奥氏体不锈钢盘条的σ相析出比例，其特征在于：轧制温度高于1000℃，且应变速率低于40s‑1。

【技术特征摘要】
1.一种ER316L奥氏体不锈钢盘条σ相析出的控制方法，该方法是在ER316L奥氏体不锈钢盘条的生产轧制过程中，通过轧制温度和应变速率的配合来控制ER316L奥氏体不锈钢盘条的σ相析出比例，其特征在于：轧制温度高于1000℃，且应变速率低于40s-1。2.根据权利要求1所述的一种ER316L奥氏体不锈钢盘条σ相析出的控制方法，其特征在于：该控制方法的步骤为：1)奥氏体不锈钢ER316L锻坯的制备将奥氏体不锈钢ER316L钢锭经电渣重熔后锻打成方坯，经表面修磨后，制得奥氏体不锈钢ER316L锻坯；2)固溶热处理和高温压缩处理对奥氏体不锈钢ER316L锻坯进行轧制，在粗轧阶段飞剪工位进行取样，将取样的材料加工成固溶热处理试验样品，分别加热至温度850、950、1000、1100℃，保温后水淬；将取样的材料加工成高温压缩试验样品，模拟高线粗中轧阶段的坯料高温变形过程；将试样以10℃/s的升温速率加热到1200℃，保温5分钟后缓慢降低至1000℃，在1000℃恒定温度下分别以0.1、1.0、10、20、40s-1的应变速率使样品压缩变形60％，总变形量与高线粗中轧前后的变形量一致，然后以0.8℃/s的降温速度冷却到200℃以下；3)试验样品的测试将固溶热处理和高温压缩处理后试验的样品经过镶嵌、打磨、抛光后，用氯化铁盐酸溶液侵蚀，采用光学显微镜观察显微组织，采用扫描电子显微镜结合能谱仪进行成分分析，采用X射线衍射仪进行物相分析，测试样品的晶体结构和各...

【专利技术属性】
技术研发人员：董利明，于照鹏，姜巍，左克生，胡顺安，焦红宇，胡天润，
申请(专利权)人：常熟理工学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32