CN110283979A - 一种同时提高铁素体不锈钢强度和塑性的方法 - Google Patents
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- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
- C21D6/002—Heat treatment of ferrous alloys containing Cr
Abstract
本发明涉及一种同时提高铁素体不锈钢强度和塑性且并未降低腐蚀性能的热处理方法，包括以下步骤：取直径5mm的铁素体不锈钢丝样品，在热处理炉中进行450‑500℃不同时间（100‑1000 h）的等温热处理；热处理后样品空冷至室温；采用电子万能拉伸试验机进行拉伸性能测试；采用动电位仪对所述铁素体不锈钢样品进行极化曲线测试。本发明的有益效果为：所需设备简单、易于操作、适用范围广，能实现铁素体不锈钢强度和塑性的同时提升，性能提升效果显著，并且不降低腐蚀性能。
Description
技术领域
本发明涉及不锈钢性能领域，具体来说，涉及一种同时提高铁素体不锈钢强度和塑性的热处理方法。
背景技术
铁素体不锈钢具有较高的Cr含量，具有良好的耐蚀性，广泛应用于化工、造纸、电力等行业。同时作为重要的一种金属结构材料，其力学性能亦非常重要，但是高铬铁素体不锈钢的力学性能缺点是塑性低（脆性大）。目前，提高铁素体不锈钢力学性能的措施主要有调控成分以及控制钢的晶粒尺寸、马氏体含量、间隙原子含量及第二相。上述方法虽然能一定程度提高塑韧性，尤其是细化晶粒的方法，然而，其工序流程较长、工艺复杂、成本高；另一方面，现有的其他提高塑韧性的方法会牺牲强度。因此，需要研发一种能同时提高强度和塑性的简便的方法，具有显著的实际应用价值和经济效益。根据研究报道（王 舟, 李亦庄,何斌斌, 等. 中国材料研究进展, 2019, 38(3): 223-230.; Jiang S, Wang H, Wu Y,et al. Nature, 2017, 544(7651): 460-464.; 吕昭平, 蒋虽合, 何骏阳, 等. 金属学报, 2016, 52(10): 1183-1198. ），钢中合适的第二相粒子可以发挥增强并且不降低塑韧性的作用，然而这需要特定的条件。铁素体不锈钢中的较高Cr的含量为形成合适的第二相粒子提供可能。
针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
针对相关技术中的上述技术问题，本发明的目的是提供一种同时提高铁素体不锈钢强度和塑性的热处理方法，克服现有产品中上述方面的不足。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现：
一种同时提高铁素体不锈钢强度和塑性的热处理方法，以常见的热处理炉为手段，对样品进行不同温度、不同时间的等温热处理，采用电子万能拉伸试验机对样品进行室温拉伸测试，采用动电位仪对铸造奥氏体不锈钢进行极化曲线测试，从而获得铁素体不锈钢的强度、塑性及耐腐蚀性能。
一种同时提高铁素体不锈钢强度和塑性的热处理方法，包括以下步骤：
S1：取16Cr25N铁素体不锈钢样品，将其放置热处理炉中进行等温热处理，热处理温度为450-500℃，热处理时间100-1000 h；
S2：用电子万能拉伸试验机对试样进行拉伸性能测试；
S3：用扫描电子显微镜观察拉伸测试后试样断口形貌；
S4：用动电位仪对所述铁素体不锈钢样品进行极化曲线测试。
进一步的，在所述步骤S1中，所述的热处理炉为箱式电阻炉、管式电阻炉或真空退火炉中的一种。
进一步的，在所述步骤S1中，所述的等温热处理气氛为空气、真空或惰性气体的一种。
进一步的，在所述步骤S2中的试样为三个平行试样，性能指标分别为：屈服强度、抗拉强度及断后延伸率。
进一步的，在所述步骤S3中，扫描电子显微镜光源为钨灯丝或场发射的一种，断口形貌照片放大倍数为1000倍。
进一步的，在所述步骤S4中，腐蚀测试采用三电极体系，纯铂电极为辅助电极，铁素体不锈钢样品为工作电极，饱和甘汞电极为参比电极，进行极化曲线测试时开始扫描电位比开路电位低0.20 V，电位扫描速率为20 mV/min，结束电位为1.0 V。
本发明的有益效果为：所需设备简单、易于操作、成本低、效果好，能实现不同成分铁素体不锈钢强度和塑性的同时提高。
附图说明
图1是本发明实施例1的拉伸性能；
图2是本发明实施例1的SEM断口形貌；
图3是本发明实施例1的极化曲线图；
图4是本发明实施例2的拉伸性能；
图5是本发明实施例2的SEM断口形貌；
图6是本发明实施例2的极化曲线图；
图7是本发明实施例3的拉伸性能；
图8是本发明实施例3的SEM断口形貌；
图9是本发明实施例3的极化曲线图。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
铁素体不锈钢16Cr25N样品（直径5 mm，长200 mm），在箱式电阻炉中进行450 ℃，100h、600 h、1000 h的等温退火处理，到时间后取出空冷至室温。每个参数取三个平行试样进行拉伸性能测试及腐蚀性能测试，拉伸测试在Zwick拉伸试验机上进行，强度和塑性指标如图1所示，断口形貌如图2所示，其中（a）100 h，（b）600 h，（c）1000 h；
结果表明：与未处理样品相比其力学强度和塑性均得到了明显的同时提高，断口形貌为韧性断裂。
腐蚀性能在电化学工作站进行，试样与铜导线焊接，用冷镶嵌料封装，依次用240#、600#、1000#、2000# 碳化硅金相砂纸打磨后，用粒度为1.5 μm的金刚石研磨膏进行机械抛光，之后经蒸馏水、无水乙醇清洗，冷风吹干，最终制成电极；配置1.0 mol/L H2SO4溶液，制备成若干电极试样后测试极化曲线，采用动电位阳极极化法测试极化曲线，初始扫描电位低于开路电位0.2V，扫描速度20 mV/min，测试温度25℃，代表性的1000 h试样测试结果如图3所示；
结果表明：与未处理样品相比，腐蚀性能未明显降低。
实施例2
铁素体不锈钢16Cr25N样品（直径5 mm，长200 mm），在箱式电阻炉中进行475 ℃，100h、600 h、1000 h的等温退火处理，到时间后取出空冷至室温。每个参数取三个平行试样进行拉伸性能测试及腐蚀性能测试，拉伸测试在Zwick拉伸试验机上进行，强度和塑性指标如图4所示，断口形貌如图5所示，其中（a）100 h，（b）600 h，（c）1000 h；
结果表明：与未处理样品相比其力学强度和塑性均得到了明显的同时提高，断口形貌为韧性断裂。
腐蚀性能在电化学工作站进行，试样与铜导线焊接，用冷镶嵌料封装，依次用240#、600#、1000#、2000# 碳化硅金相砂纸打磨后，用粒度为1.5 μm的金刚石研磨膏进行机械抛光，之后经蒸馏水、无水乙醇清洗，冷风吹干，最终制成电极；配置1.0 mol/L H2SO4溶液，制备成若干电极试样后测试极化曲线，采用动电位阳极极化法测试极化曲线，初始扫描电位低于开路电位0.2V，扫描速度20 mV/min，测试温度25℃，代表性的1000 h试样测试结果如图6所示；
结果表明：与未处理样品相比，腐蚀性能未明显降低。
实施例3
铁素体不锈钢16Cr25N样品（直径5 mm，长200 mm），在箱式电阻炉中进行500 ℃，100h、600 h、1000 h的等温退火处理，到时间后取出空冷至室温。每个参数取三个平行试样进行拉伸性能测试及腐蚀性能测试。拉伸测试在Zwick拉伸试验机上进行，强度和塑性指标如图7所示，断口形貌如图8所示，其中（a）100 h，（b）600 h，（c）1000 h；
结果表明：与未处理样品相比其力学强度和塑性均得到了明显的同时提高，断口形貌为韧性断裂。
腐蚀性能在电化学工作站进行，试样与铜导线焊接，用冷镶嵌料封装，依次用240#、600#、1000#、2000# 碳化硅金相砂纸打磨后，用粒度为1.5 μm的金刚石研磨膏进行机械抛光，之后经蒸馏水、无水乙醇清洗，冷风吹干，最终制成电极；配置1.0 mol/L H2SO4溶液，制备成若干电极试样后测试极化曲线，采用动电位阳极极化法测试极化曲线，初始扫描电位低于开路电位0.2 V，扫描速度20 mV/min，测试温度25℃，代表性的1000 h试样测试结果如图9所示；
结果表明：与未处理样品相比，腐蚀性能未明显降低。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种同时提高铁素体不锈钢强度和塑性的热处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：取16Cr25N铁素体不锈钢样品，将其放置热处理炉中进行等温热处理，热处理温度为450-500℃，热处理时间100-1000 h；
S2：用电子万能拉伸试验机对试样进行拉伸性能测试；
S3：用扫描电子显微镜观察拉伸测试后试样断口形貌；
S4：用动电位仪对所述铁素体不锈钢样品进行极化曲线测试。
2.根据权利要求1所述的一种同时提高铁素体不锈钢强度和塑性的热处理方法，其特征在于，在所述步骤S1中，所述的热处理炉为箱式电阻炉、管式电阻炉或真空退火炉中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种同时提高铁素体不锈钢强度和塑性的热处理方法，其特征在于，在所述步骤S1中，所述的等温热处理气氛为空气、真空或惰性气体的一种。
4.根据权利要求1所述的一种同时提高铁素体不锈钢强度和塑性的热处理方法，其特征在于，在所述步骤S2中的试样为三个平行试样，性能指标分别为：屈服强度、抗拉强度及断后延伸率。
5.根据权利要求1所述的一种同时提高铁素体不锈钢强度和塑性的热处理方法，其特征在于，在所述步骤S3中，扫描电子显微镜光源为钨灯丝或场发射的一种，断口形貌照片放大倍数为1000倍。
6.根据权利要求1所述的一种同时提高铁素体不锈钢强度和塑性的热处理方法，其特征在于，在所述步骤S4中，腐蚀测试采用三电极体系，纯铂电极为辅助电极，铁素体不锈钢样品为工作电极，饱和甘汞电极为参比电极，进行极化曲线测试时开始扫描电位比开路电位低0.20 V，电位扫描速率为20 mV/min，结束电位为1.0 V。
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