一种316L不锈钢表面处理方法技术

本发明专利技术公开了一种316L不锈钢表面处理方法，用于解决激光粉末床熔融快速成形的316L不锈钢由于表面质量差，孔隙多，残余应力大和抗腐蚀性不强等缺点而造成应用性能差的技术问题。该方法是首先采用激光粉末床熔融技术对316L不锈钢进行快速成形处理，并将成形后的316L进行去应力退火处理，将退火后的LPBF 316L不锈钢放入高能喷丸室中，对LPBF 316L不锈钢表面进行喷丸处理。由于对表面进行了高能喷丸处理，引入了高应变和高应变速率的剧烈塑性变形，致使316L表面出现梯度纳米化结构，不再出现原有的熔池结构。经测试，316L不锈钢表面形成的纳米晶层可以达到212μm。面形成的纳米晶层可以达到212μm。面形成的纳米晶层可以达到212μm。

【技术实现步骤摘要】
一种316L不锈钢表面处理方法


[0001]本专利技术涉及不锈钢表面处理领域，尤其涉及一种316L不锈钢表面处理方法。

技术介绍

[0002]LPBF 316L不锈钢具有良好的耐腐蚀性、耐高温和抗蠕变性能，在航空航天领域、机器人、工程机械等领域得到广泛的应用，由于LPBF 316L不锈钢多服役于高温、高压等严苛的工作环境，故对其表面性能和使用可靠性提出了更高的要求。纳米晶具有尺寸小、界面密度高、晶界结构和普通大角度晶界相似等特点，相对于LPBF 316L原始晶粒，纳米晶可以显著改善材料性能，为改善LPBF 316L不锈钢的整体性能和服役寿命创造了条件。
[0003]文献1“吴佳豪，选区激光熔化成形316L不锈钢组织及性能研究[J].兵器材料科学与工程”报道了采用选区激光熔化(SLM)技术成形316L不锈钢试样，对垂直/平行打印方向的两个面进行组织结构和机械性能的对比研究，结果表明：受晶粒尺寸和孔隙率的影响，垂直面的机械性能优于平行面。文献2“马春宇，装饰用316L不锈钢粉末高速压制成形过程中的孪晶行为[J].锻压技术,2022,47(08)”报道了高速压制316L粉末成形过程中冲击能量对孪晶组织的影响，而孪晶组织的致密度决定了316L不锈钢的耐腐蚀性能，结果发现：在较高的冲击能量下，可以获得更大密度的孪晶组织，可以提高其耐腐蚀性能，有助于降低腐蚀速率。文献3“朱德荣,固溶时效对SLM成形316L不锈钢块体件显微组织及硬度的影响[J].金属热处理,2022,47(08)”报道了关于选区激光熔化技术采用不同的时效工艺对成形后的316L不锈钢显微组织以及硬度的影响，结果表明：SLM成形316L不锈钢块体件显微组织主要由细小的柱状晶和蜂窝状晶粒组成，“层
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层”和“道
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道”熔池边界清晰可见，但是经过固溶时效后边界消失，晶界清晰可见，在较高的时效温度时，试样晶界处产生M
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C6，显微硬度得到显著提升。
[0004]一般来说，表面晶粒尺度越小，剧烈塑性变形层厚度越大，316L不锈钢的机械性能越优越。此外，引入高应变和高应变速率是改变316L不锈钢表面性能的有效措施。上述方法中，虽然制备了316L不锈钢结构，但是制备的316L不锈钢表面晶粒尺度较大，剧烈塑性变形层比小，制约了其有效应用。

技术实现思路

[0005]为了改善LPBF成形的316L不锈钢的表面性能，拓展其实际应用的技术问题，本专利技术提供以一种增材制造316L不锈钢表面强化方法。该方法将LPBF 316L不锈钢进行去应力退火处理，然后在高压下对其表面进行喷丸处理，经过较长时间的喷丸处理，使LPBF 316L不锈钢表层发生大应变和应变高速率的剧烈塑性变形，实现表面梯度纳米结构。
[0006]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：一种316L不锈钢表面处理方法，该方法包括以下步骤：（1）对316L不锈钢粉末进行激光粉末床熔融快速成形，得到316L不锈钢样件；（2）对成形后的316L不锈钢样件进行去应力退火处理；
的平板316L不锈钢试样如图2中的(b)所示；表1（2）对成形后的316L不锈钢样件进行去应力退火处理，退火温度为1280℃，保温时间为60min，空冷至室温；（3）采用直径为0.6mm的ASH230铸钢弹丸对去应力退火后的316L不锈钢样件进行高能喷丸处理，实现表面梯度纳米结构，如图1所示，喷丸处理条件为空气压力为0.40MPa，喷丸时间为45min；图3中的(a)为实施例1制备316L不锈钢表面纳米晶的透射电镜明场，图3中的(b)为实施例1制备316L不锈钢表面纳米晶的暗场，图3中的(c)为实施例1制备316L不锈钢表面纳米晶的对应明场的电子衍射花样。从明场和暗场像可以看出，316L不锈钢试样表面的晶粒极其细小；由暗场图晶粒尺寸范围可以看出，316L不锈钢试样表面的晶粒已经细化为超细纳米晶，最小晶粒尺寸为25nm。图5中的（b）可以看出实施例1的塑性变形层可以达到231μm，同时塑性变形层熔池结构基本消除。
[0021]实施例2根据实施例1的强化方法，改变步骤（3）中喷丸时间为30min，喷丸空气压力为0.3MPa，对实施例1中已经成形的316L不锈钢进行表面强化，如图4所示，该不锈钢的剧烈塑性变形层厚度达到212μm，而且塑性变形层熔池结构基本消除。
[0022]实施例3根据实施例1的强化方法，选取步骤（1）和步骤（2）对316L不锈钢进行处理，如图5中的（a）所示，可以发现LPBF成形的316L不锈钢表面没有塑性变形层，而且LPBF成形时表面的熔池结构在基本没有消除。
[0023]以上所述仅为本专利技术的实施例，并非因此限制本专利技术的专利范围，凡是利用本专利技术说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的
，均同理包括在本专利技术的专利保护范围内。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种316L不锈钢表面处理方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：（1）对316L不锈钢粉末进行激光粉末床熔融快速成形，得到316L不锈钢样件；（2）对成形后的316L不锈钢样件进行去应力退火处理；（3）对去应力退火处理后的316L不锈钢样件进行喷丸处理，实现表面梯度纳米结构，所述喷丸条件为空气压力为0.3或0.4MPa，喷丸时间为30或45mim。2.根据权利要求1所示的一种316L不锈钢表面处理方法，其特征在于，步骤（1）中，所述316L不锈钢粉末按照质量分数计算，粉末的具体成分为：C为0.03%，Mn为0.02%，Ni为12.5%~13.0%，Cu为0.50%，Si为0.75%，P为0.025%，Cr为17.5%~18.0%...

【专利技术属性】
技术研发人员：张超，吴建雄，祝毅，张军辉，徐兵，纵怀志，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：