CN108193036A - 一种优化316l奥氏体不锈钢晶界特征分布的方法 - Google Patents

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Abstract

一种优化316L奥氏体不锈钢晶界特征分布的方法，按如下步骤：（1）调整316L不锈钢构件的外形，构件的上下两面需要修理得平整对称；（2）将构件放在1050~1150℃的电阻炉中保温60~90min，之后取出材料并水淬；（3）在室温条件下将构件进行单向压缩变形，变形速率为0.1~10 s‑1，变形量为3%~6%；（4）将变形后构件进行后续退火处理，退火温度控制为1080~1150℃，退火时间90~110min，退火结束后取出构件并水淬。本发明优化后的316L奥氏体不锈钢的低Σ重位点阵晶界比例超过80%，增加幅度显著；并且形成了多个低Σ重位点阵晶界团簇，显著提高材料的抗晶间腐蚀性能。

Description

一种优化316L奥氏体不锈钢晶界特征分布的方法
技术领域
本发明属于材料技术领域，涉及奥氏体不锈钢晶界组织优化方法。
背景技术
奥氏体不锈钢是不锈钢中最重要的钢种，其产量约占不锈钢总产量的70%。316系不锈钢是使用范围最广的一类奥氏体不锈钢，具有良好的加工性能、焊接性能、力学性能以及无磁性等优点；316L不锈钢是316不锈钢的低碳型号，相比较碳含量接近0.08%的316不锈钢，316L不锈钢的碳含量低于0.03%，碳含量的降低使材料具有更好的抗晶间腐蚀性能。然而，在复杂严峻的应用环境下材料仍可能失效。统计显示，设备腐蚀事故中奥氏体不锈钢的腐蚀占整个腐蚀事故的48%~58%，而与晶界相关的腐蚀是奥氏体不锈钢最主要的失效形式之一。因此，急需寻求一种成本较低且更加显著改善奥氏体不锈钢抗晶间腐蚀性能的技术。降低碳含量、表面改性或添加强碳化物形成元素等方法通常用以改善316L不锈钢抗晶间腐蚀性能，但由于需要使用复杂设备或额外添加元素，这些方法增加了构件成本，阻碍其商业化的应用。
预先进行一定量的冷变形随后退火处理的方法可优化316L不锈钢的晶界特征分布，进而可以有效提高材料的抗晶间腐蚀性能；这种方法效果显著、操作简便并且成本较低。但目前关于316L不锈钢或类似材料的处理工艺大部分是采用冷轧处理后退火，由于轧制处理适合于生产厚度有一定限制的板材或带材，因此限制了技术的应用范围。此外，由于变形量、退火温度、退火时间等参数对材料的晶界特征分布均有影响，因此选择合适的工艺技术及参数，是晶界特征分布优化取得良好效果的关键。
发明内容
本发明的目的在于提供一种优化316L不锈钢晶界特征分布的方法，可使该材料的低Σ重位点阵晶界显著增加并相互连接，形成的低Σ晶界团簇打断了原本相互连接的大角度随机晶界团簇，通过该方法优化的316L不锈钢可大幅度提高抗晶间腐蚀性能。
本发明是通过以下技术方案实现的。
本发明所述的一种优化316L奥氏体不锈钢晶界特征分布的方法，按如下步骤。
（1）修整外形；调整316L不锈钢构件的外形，构件的上下两面需要修理得平整对称，以保证在步骤（3）单向压缩过程中构件均匀变形。
（2）固溶处理；将构件放在1050~1150℃的电阻炉中保温60~90分钟，之后取出材料并水淬。通过EBSD确认固溶处理后各类晶界分布均匀。
（3）单向压缩；在室温条件下将构件进行单向压缩变形，变形速率范围为0.1~10s-1，变形量范围为3% ~ 6%。
（4）恒温退火；将变形后构件进行后续退火处理，退火温度控制为1080~1150 ℃，退火时间控制在90~110分钟。退火结束后取出构件并水淬。
（5）后续加工；经过上述步骤处理的316L奥氏体不锈钢可直接加工成构件，或者再进行适当的二次热处理。但禁止进行大变形加退火处理。
采用本发明的压缩变形工艺可以模拟锻造工艺，对产品外形没有限制，尤其适合大件的生产。此外，采用该技术优化后，316L奥氏体不锈钢的低Σ重位点阵晶界比例超过80%，增加幅度显著；并且形成了多个低Σ重位点阵晶界团簇，从而显著提高材料的抗晶间腐蚀性能。
附图说明
图1是原始态316L不锈钢晶界特征分布OIM图。
图2是实施例1处理后的晶界特征分布OIM图。
图3是实施例2处理后的晶界特征分布OIM图。
具体实施方式
本发明将通过以下实施例作进一步说明。
实施例1。
本实施例构件的材料为316L奥氏体不锈钢，该材料初始的晶界组织如图1所示，其大部分晶界是黑色的大角度随机晶界，少部分为浅色的低Σ重位点阵晶界，其特殊晶界比例约为70%；按照专利所述的形变热处理工艺处理后的晶界组织如图2所示，浅色的低Σ重位点阵晶界明显增多并相互连接成低Σ晶界团簇，其比例增加到85%。
本实施例的具体工艺步骤是。
对316L不锈钢工件的外形进行调整，上下两面修整平行。然后在1100 ℃的电阻炉中进行60分钟的固溶处理，水淬后通过EBSD可观察到材料内部各类晶界分布均匀。在室温条件下放入物理模拟机中，以0.5 s-1的变形速率进行单向压缩变形，变形量达到5%后停止，将试样取出并放入1100 ℃的电阻炉中保温100分钟，到达设定时间后取出材料并水淬。其晶界组织如图2所示。
实施例2。
本实施例采用了与实施例1所相同初始态的316L不锈钢材料，其晶界组织结构与实施例1相同（如图1所示）。按照专利所述工艺处理后的晶界组织如图3所示，其浅色的低Σ重位点阵晶界明显增多并相互连接成低Σ晶界团簇，其比例增加到86%。
本实施例的具体过程是。
外形修整后将316L不锈钢放入1100℃的电阻炉中固溶处理70分钟。将试样以1 s-1的变形速率进行室温单向压缩变形，变形量达到5%后停止，将试样取出并放入1100 ℃的电阻炉中保温100分钟，之后将材料取出并水淬。其晶界组织如图3所示。

Claims (1)

1.一种优化316L奥氏体不锈钢晶界特征分布的方法，其特征是按如下步骤：
（1）调整316L不锈钢构件的外形，构件的上下两面需要修理得平整对称；
（2）将构件放在1050~1150℃的电阻炉中保温60~90分钟，之后取出材料并水淬；
（3）在室温条件下将构件进行单向压缩变形，变形速率范围为0.1~10 s-1，变形量范围为3% ~ 6%；
（4）将变形后构件进行后续退火处理，退火温度控制为1080~1150 ℃，退火时间控制在90~110分钟，退火结束后取出构件并水淬。
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