一種細(xì)化316ln奧氏體不銹鋼晶粒的熱變形工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于熱加工工藝領(lǐng)域，特別是提供了一種細(xì)化316LN奧氏體不銹鋼晶粒的熱變形工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]核電是一種技術(shù)成熟的清潔能源，與火電相比，核電不排放二氧化硫、煙塵、氮氧化物和二氧化碳。以核電替代部分煤電，是電力工業(yè)減排污染物的有效途徑，也是減緩地球溫室效應(yīng)的重要措施。第三代AP1000是目前世界上最先進(jìn)的在建商用核電站，主冷卻劑管道是核島內(nèi)七大關(guān)鍵設(shè)備之一，被稱(chēng)為核電站“主動(dòng)脈”。作為主管道的制造材料，316LN奧氏體不銹鋼具有優(yōu)良的耐腐蝕、韌性和高溫力學(xué)性能。但316LN奧氏體不銹鋼柱狀晶發(fā)達(dá)，晶粒粗大，會(huì)惡化材料的性能。細(xì)化晶粒能夠顯著提高鋼鐵材料的綜合性能，發(fā)揮其更大的工程價(jià)值。由于316LN奧氏體不銹鋼屬于單相奧氏體結(jié)構(gòu)，沒(méi)有相變，無(wú)法通過(guò)熱處理改變其組織，因此細(xì)化316LN奧氏體不銹鋼晶粒的難度較大。通常細(xì)化單相奧氏體鋼晶粒有兩種方法:一種是采用冷變形加再結(jié)晶退火，該方法主要利用靜態(tài)再結(jié)晶對(duì)晶粒進(jìn)行細(xì)化，缺點(diǎn)是低溫變形時(shí)材料變形抗力較大，容易造成單相奧氏體鋼的開(kāi)裂。同時(shí)，再結(jié)晶退火過(guò)程中材料內(nèi)外溫差不易控制，導(dǎo)致再結(jié)晶晶粒尺寸不均勻。再者，整個(gè)工藝過(guò)程復(fù)雜，工序時(shí)間長(zhǎng)，不利于節(jié)約；另一種是在再結(jié)晶溫度區(qū)間進(jìn)行熱變形，熱變形過(guò)程中發(fā)生再結(jié)晶形核和晶核長(zhǎng)大。該方法利用動(dòng)態(tài)再結(jié)晶對(duì)晶粒進(jìn)行細(xì)化。316LN奧氏體不銹鋼的層錯(cuò)能低，熱變形時(shí)容易發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶，利用這種方法細(xì)化晶粒的工藝較簡(jiǎn)單，但由于熱變形過(guò)程中的溫度、變形速率、變形量對(duì)材料動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的進(jìn)行影響很大，變形后容易形成未完全再結(jié)晶的“項(xiàng)鏈組織”或完全再結(jié)晶后晶粒發(fā)生長(zhǎng)大所致的晶粒粗大現(xiàn)象，不易形成細(xì)小、均勻分布的晶粒組織，因此利用這種方法細(xì)化晶粒也存在許多難點(diǎn)。
[0003]目前未看到利用熱變形工藝細(xì)化316LN不銹鋼晶粒的專(zhuān)利和公開(kāi)報(bào)道，細(xì)化其它奧氏體不銹鋼晶粒的專(zhuān)利采用的方法大多是材料經(jīng)冷軋或熱軋后進(jìn)行若干時(shí)間的保溫。這類(lèi)工藝工序時(shí)間長(zhǎng)。為此，研宄一種細(xì)化316LN奧氏體不銹鋼晶粒的熱變形工藝，為我國(guó)第三代AP1000核電站主管道的質(zhì)量提升和批量化生產(chǎn)提供技術(shù)支撐，是目前急需解決的技術(shù)問(wèn)題之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種細(xì)化316LN奧氏體不銹鋼晶粒的熱變形工藝，通過(guò)變形溫度、變形速率和變形量的控制，達(dá)到了奧氏體均勻再結(jié)晶的目的，同時(shí)解決了晶粒異常長(zhǎng)大的問(wèn)題。利用該工藝使316LN奧氏體不銹鋼原本粗大的晶粒變得細(xì)小而均勻。奧氏體平均晶粒尺寸約11 ym，奧氏體晶粒度多9.5級(jí)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是控制簡(jiǎn)單、工序步驟短，能大幅度提高316LN鋼晶粒細(xì)化的效率。
[0005]一種細(xì)化316LN奧氏體不銹鋼晶粒的熱變形工藝，其特征在于:
[0006]將固溶處理后的316LN奧氏體不銹鋼以10°C /s的速率加熱至1200 °C，保溫60-120秒。材料內(nèi)外溫度均勻后以5°C /s的速率冷卻至1050-1100°C，保溫5_10min后以0.005-0.05s—1的變形速率進(jìn)行熱壓縮。這個(gè)過(guò)程的溫度維持恒定，變形量達(dá)到0.7-0.8時(shí)取出材料水淬，可獲得再結(jié)晶充分、細(xì)小均勻的奧氏體組織。
[0007]所述固溶處理是將316LN奧氏體不銹鋼置于1100_1200°C的電阻爐中，保溫0.5-2小時(shí)后水淬，得到組織均勻、粗大的奧氏體晶粒。所述保溫時(shí)間根據(jù)材料厚度確定，每毫米對(duì)應(yīng)2-3分鐘保溫時(shí)間。
[0008]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)和效果:
[0009]1.通過(guò)變形溫度、變形速率和變形量的控制，達(dá)到了奧氏體均勻再結(jié)晶的目的，同時(shí)解決了晶粒異常長(zhǎng)大的問(wèn)題。
[0010]2.熱變形完成時(shí)即完成了晶粒的細(xì)化過(guò)程，減少了二次加熱等工藝流程，縮短了工序，提高了生產(chǎn)效率。
[0011]3.熱變形溫度高，降低了奧氏體鋼的變形抗力，有利于變形的進(jìn)行，避免了材料的開(kāi)裂。
[0012]4.奧氏體鋼再結(jié)晶過(guò)程中的溫度始終保持在1050-1100°C，避免了因大幅度降溫和升溫造成的內(nèi)外溫差，防止了再結(jié)晶組織的不均勻。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是未經(jīng)細(xì)化處理的316LN奧氏體不銹鋼金相組織。晶粒粗大且不均勻，平均晶粒尺寸約147 μπι。
[0014]圖2是熱變形過(guò)程中的金相組織。
[0015]圖3是熱變形完成時(shí)的金相組織。
【具體實(shí)施方式】
[0016]實(shí)施例1
[0017]將厚度為30mm的316LN奧氏體不銹鋼放入1100°C的電阻爐中，保溫I小時(shí)后水淬，得到組織均勻、粗大的奧氏體晶粒。然后將材料切成?8mmX 12mm的圓柱體試樣。將試樣放入Gleeble-1500D熱模擬實(shí)驗(yàn)機(jī)中，以10°C /s速率加熱到1200°C保溫60s，再以5°C /s冷速降至1100°C保溫5min后以0.01的變形速率壓縮至0.7的變形量。期間溫度保持不變，變形完畢后水淬。試樣熱變形過(guò)程中的金相組織如圖2所示，熱變形完成后的金相組織如圖3所示。細(xì)化處理后，晶粒細(xì)小均勾，平均晶粒尺寸約10.5 μπι。
[0018]實(shí)施例2
[0019]將厚度為50mm的316LN奧氏體不銹鋼放入1150°C的電阻爐中，保溫2小時(shí)后水淬，得到組織均勻、粗大的奧氏體晶粒。然后將材料切成?8mmX 12mm的圓柱體試樣。將試樣放入Gleeble-1500D熱模擬實(shí)驗(yàn)機(jī)中，以10°C /s速率加熱到1200°C保溫90s，再以5°C /s冷速降至1080°C保溫7min后以0.03的變形速率壓縮至0.8的變形量。期間溫度保持不變，變形完畢后水淬。細(xì)化處理后，晶粒細(xì)小均勻，平均晶粒尺寸約11.2 μπι。
[0020]實(shí)施例3
[0021]將316LN奧氏體不銹鋼放入1200°C的電阻爐中，保溫1.5小時(shí)后水淬，得到組織均勻、粗大的奧氏體晶粒。然后將材料切成?8mmX 12mm的圓柱體試樣。將試樣放入Gleeble-1500D熱模擬實(shí)驗(yàn)機(jī)中，以10°C /s速率加熱到1200°C保溫115s，再以5°C /s冷速降至1050°C保溫1min后以0.008的變形速率緩慢壓縮至0.7的變形量。期間溫度保持不變，變形完畢后水淬。細(xì)化處理后，晶粒細(xì)小均勻，平均晶粒尺寸約10.7 μπι。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種細(xì)化316LN奧氏體不銹鋼晶粒的熱變形工藝，其特征在于: 將固溶處理后的316LN奧氏體不銹鋼以10°C /s的速率加熱至1200 °C，保溫60-120秒。材料內(nèi)外溫度均勻后以5°C /s的速率冷卻至1050-1100 °C，保溫5_10min后以0.005-0.05s—1的變形速率進(jìn)行熱壓縮；這個(gè)過(guò)程的溫度維持恒定，變形量達(dá)到0.7-0.8時(shí)取出材料水淬，獲得再結(jié)晶充分、細(xì)小均勻的奧氏體組織。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種細(xì)化316LN奧氏體不銹鋼晶粒的熱變形工藝，其特征在于:所述固溶處理是將316LN奧氏體不銹鋼置于1100-1200°C的電阻爐中，保溫0.5-2小時(shí)后水淬，得到組織均勻、粗大的奧氏體晶粒；所述保溫時(shí)間根據(jù)材料厚度確定，每毫米對(duì)應(yīng)2-3分鐘保溫時(shí)間。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種細(xì)化316LN奧氏體不銹鋼晶粒的熱變形工藝，屬于熱加工工藝領(lǐng)域。本發(fā)明將316LN奧氏體不銹鋼固溶處理，在1050-1100℃溫度下控制變形速率和變形量，利用動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的原理，材料變形完畢后即可獲得均勻細(xì)小的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶晶粒。本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)是控制簡(jiǎn)單、通過(guò)變形溫度、變形速率和變形量的控制，達(dá)到了奧氏體均勻再結(jié)晶的目的，同時(shí)解決了晶粒異常長(zhǎng)大的問(wèn)題，縮短了工藝流程，能大幅度提高316LN鋼晶粒細(xì)化的效率。熱變形后奧氏體平均晶粒尺寸約11μm，晶粒度≥9.5級(jí)。
【IPC分類(lèi)】C21D6-00, C21D8-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104651589
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510061910
【發(fā)明人】楊濱, 張銘顯, 王勝龍, 武煥春, 王西濤
【申請(qǐng)人】北京科技大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年5月27日
【申請(qǐng)日】2015年2月5日