一种奥氏体-形变诱发马氏体双相异构不锈钢及制备方法技术

本发明专利技术涉及一种奥氏体

【技术实现步骤摘要】
一种奥氏体
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形变诱发马氏体双相异构不锈钢及制备方法


[0001]本专利技术属于不锈钢异构材料生产
，特别涉及一种奥氏体
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形变诱发马氏体双相异构不锈钢及其制备方法。

技术介绍

[0002]奥氏体不锈钢是钢铁结构材料的重要组成部分，其以高塑性、易成形、耐腐蚀等性能特点，被广泛应用于石油化工、核电、航空航天等各工业领域。304不锈钢是奥氏体不锈钢的典型代表，其常以退火态粗晶组织供货，这导致其屈服强度较低，平均晶粒尺寸为20
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80μm的304不锈钢，屈服强度仅为100
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300MPa。不锈钢过低的屈服强度已不能满足高强构件的使用要求，这严重制约了奥氏体不锈钢的发展。因此，提高奥氏体不锈钢的屈服强度成为了其发展需要解决的难题。
[0003]形变诱发马氏体相变是亚稳奥氏体在外加载荷作用下转变为马氏体的相变过程，相变产物称之为形变诱发马氏体，是一种硬化相，可提高亚稳奥氏体不锈钢的屈服强度。基于此，有研究人员指出，可利用形变诱发马氏体相变强化提高不锈钢的屈服强度。然而，实验结果揭示形变诱发马氏体相变强化能有效地提高不锈钢的屈服强度，但是其却严重降低了不锈钢的塑性。这制约了形变诱发马氏体相变强化在改善不锈钢屈服强度上的应用。
[0004]以上分析揭示，恶化不锈钢的塑性是制约形变诱发马氏体相变强化手段在奥氏体不锈钢屈服强度提升上应用的瓶颈。对此，开发出既能提高奥氏体不锈钢屈服强度，又能保证不锈钢塑性的形变诱发马氏体相变强化方法成为了科研人员研究的重点和难点。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对现有奥氏体不锈钢引入形变诱发马氏体强化相后塑性严重降低的问题，提出了奥氏体
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形变诱发马氏体片层相间双相异质结构设计。本专利技术的亮点在于片层状的奥氏体被用于提供良好的塑性，而片层状形变诱发马氏体则被用于提供高强度，实现高强塑性设计。本专利技术首先利用高温处理提高商业不锈钢板的晶粒尺寸，降低其变形抗力和机械稳定性；随后利用低温交叉压延变形处理，使奥氏体完全转变为细小形变诱发马氏体；最后利用激光对不锈钢进行选区加热处理，通过调控激光处理区域实现奥氏体
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形变诱发马氏体片层相间异质结构设计，实现不锈钢的高强塑性。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术是通过如下手段得以实现的：
[0007]本专利技术第一方面提供了一种奥氏体
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形变诱发马氏体双相异构不锈钢的制备方法，包括如下步骤：
[0008](1)将厚度为d的退火态的不锈钢板加热至1000
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1150℃，并进行保温处理；所述d为5
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10mm；
[0009](2)将保温处理后的不锈钢板淬火至室温，然后进行降温处理；
[0010](3)降温处理后于相同温度下对不锈钢板进行交叉压延变形处理，变形量为80
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95％，将钢板厚度压延至0.5
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1mm；
[0011](4)垂直于不锈钢板压延方向，利用激光对其进行选取加热区进行加热处理，加热区呈直线状平行分布，激光的功率为100
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300W，加工速度为500
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3000mm/min，束斑尺寸为0.5
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1mm；加热处理时激光束沿直线运动，两条相邻直线加热区中心之间的距离为1
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1.5mm。
[0012]作为优选地，步骤(1)中所述不锈钢板为304不锈钢板。
[0013]作为优选地，步骤(1)中所述保温处理的时间为t1分钟，t1＝(5
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15)*d；最优选地，所述保温处理的时间t1＝12*d。
[0014]作为优选地，步骤(1)中所述保温处理的温度为1150℃。
[0015]作为优选地，步骤(2)中所述保温处理的时间为t2分钟，t2＝(15
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30)*d；最优选地，所述保温处理的时间t2＝20*d。
[0016]作为优选地，步骤(2)中所述降温处理的温度为
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60～
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100℃。
[0017]作为优选地，步骤(3)中所述变形量为90％。
[0018]作为优选地，步骤(4)中所述激光加热区的激光功率为200W，加工速度为1500mm/min，束斑尺寸为0.8mm。
[0019]作为优选地，步骤(4)中所述两条相邻直线加热区中心之间的距离为1.3mm。
[0020]作为优选地，步骤(4)利用激光进行加热处理时，于加热区两侧放置低温散热板，用于对未加热区进行散热、加热区快速冷却处理。
[0021]作为优选地，所述低温散热板的温度为
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30～
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80℃；最优选地，所述低温散热板的温度为
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50℃。
[0022]本专利技术第二方面提供了根据上述制备方法制备得到的奥氏体
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形变诱发马氏体双相异构不锈钢。
[0023]形变诱发马氏体具有高强度，是提高奥氏体不锈钢屈服强度的潜在硬化相。然而，形变诱发马氏体的常规引入将会恶化不锈钢的塑性。对此，如何保证不锈钢尤其是304不锈钢中引入形变诱发马氏体后的塑性成为了科研人员关注的重点。异质结构兼具不同结构的性能特点，近年来成为了高性能材料设计的一个重要方向。片层状软硬双相异质结构即可利用片层状硬相的强化效应提高材料的强度，又可利用片层状软相塑性效应改善材料的塑性，可满足材料高性能设计的要求。
[0024]奥氏体是软相，其在变形过程中将产生形变诱发相变塑性效应，可有效改善材料的塑性和加工硬化性能
‘
而形变诱发马氏体是硬化相，其能提供高强度。对此，将以上两种相相结合，设计制备出奥氏体
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形变诱发马氏体片层相间的双相异质结构可实现材料的高性能设计。根据上述思路，可先利用变形条件向奥氏体不锈钢中引入形变诱发马氏体；然后再利用退火工艺将部分形变诱发马氏体逆相变为奥氏体，则可获得奥氏体
‑
马氏体双相异质结构。对于片层相间双相异质结构的制备，则需要退火区域呈规则的片层状，激光选区加热处理可满足上述需求。因此，本专利技术提出软态交叉压延变形结合激光选区加热的耦合工艺制备奥氏体
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形变诱发马氏体片层相间的双相异质结构。
[0025]实现上述方案需要完成两个阶段的任务：(1)制备出形变诱发马氏体组织的不锈钢；(2)利用激光选区加热处理对上述不锈钢进行片层状选区热处理。针对第一个任务，本专利技术设计了奥氏体软化+低温交叉压延变形处理。奥氏体软化的目的是降低其机械稳定性，促进形变诱发马氏体相变，同时降低不锈钢的变形抗力，具体实施是利用高温保温处理提高奥氏体的晶粒尺寸；低温交叉压延变形处理中的低温环境可以降低不锈钢的层错能，进
一步激发形变诱发马氏体相变，交叉压延变形处理则以多方向变形的特点，使不锈钢在变形过程中产生更多的马氏体相变形核本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种奥氏体
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形变诱发马氏体双相异构不锈钢的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将厚度为d的退火态的不锈钢板加热至1000
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1150℃，并进行保温处理；所述d为5
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10mm；(2)将保温处理后的不锈钢板淬火至室温，然后进行降温处理；(3)降温处理后于相同温度下对不锈钢板进行交叉压延变形处理，变形量为80
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95％，将钢板厚度压延至0.5
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1mm；(4)垂直于不锈钢板压延方向，利用激光对其进行选取加热区进行加热处理，加热区呈直线状平行分布，激光的功率为100
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300W，加工速度为500
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3000mm/min，束斑尺寸为0.5
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1mm；加热处理时激光束沿直线运动，两条相邻直线加热区中心之间的距离为1
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1.5mm。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述不锈钢板为304不锈钢板。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：习小慧，王金亮，李玲玲，刘星，刘大海，吴桐，蔡浩贤，谢婷欣，罗炜聪，刘达，黎华锋，
申请(专利权)人：广东海洋大学，
类型：发明
国别省市：