CN111607691B - 一种具有梯度组织的321奥氏体不锈钢管及制备方法 - Google Patents
一种具有梯度组织的321奥氏体不锈钢管及制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111607691B CN111607691B CN202010458304.8A CN202010458304A CN111607691B CN 111607691 B CN111607691 B CN 111607691B CN 202010458304 A CN202010458304 A CN 202010458304A CN 111607691 B CN111607691 B CN 111607691B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- stainless steel
- steel pipe
- austenitic stainless
- grain size
- grade
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- 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
- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
- C21D8/10—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of tubular bodies
- C21D8/105—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of tubular bodies of ferrous alloys
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- 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
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/26—Methods of annealing
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- 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
- C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
- C21D2211/001—Austenite
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Abstract
本发明公开了一种具有梯度组织的321奥氏体不锈钢管具有从外至内的梯度组织结构,外层为细晶区,晶粒度为9~10级;内层为粗晶区,晶粒度为5~6级;通过旋压变形和热处理得到。本发明可使得321奥氏体不锈钢产品既有良好的高温强度和抗蠕变性能,在高温烟气腐蚀环境中具有良好的耐蚀性。
Description
技术领域
本发明涉及一种奥氏体不锈钢管及制备方法,特别是涉及一种具有梯度组织的321奥氏体不锈钢管及制备方法。
背景技术
超临界超超临界火电机组用不锈钢管长年工作在高温、腐蚀、疲劳等复杂的工作环境中,且更换周期长,对其高温力学性能及在高温烟气、超超临界水蒸气中的耐蚀性提出了极高的要求。奥氏体不锈钢具有优良的耐腐蚀性能和高温力学性能,被广泛的应用于超临界超超临界火电机组的高温管道。
研究表明,高温下晶界弱化是奥氏体不锈钢发生蠕变,及高温强度不足的主要原因。因此,粗晶化是奥氏体不锈钢改善高温强度和抗高温蠕变性能的一大技术手段。然而,粗晶奥氏体组织在超临界火电机组工作环境中的抗腐蚀性能不足,在高温腐蚀烟气中的耐蚀性明显劣于细晶组织。
发明内容
发明目的:本发明的目的之一是提供一种具有梯度组织的321奥氏体不锈钢管,能够同时保证不锈钢管产品的耐蚀性能和高温力学性能;本发明的目的之二是提供一种具有梯度组织的321奥氏体不锈钢管的制备方法,制备方法简便易行。
技术方案:本发明的具有梯度组织的321奥氏体不锈钢管,该不锈钢管的管壁具有从外至内的梯度组织结构,外层为细晶区,晶粒度为9~10级;内层为粗晶区,晶粒度为5~6级。其中,晶粒度的评级采用ASTM E112法。
优选地,不锈钢管的管壁厚度为10~15mm。
优选地,外层细晶区的特殊晶界比例大于60%;其中,特殊晶界指重位点阵晶界CSL<29。
将该321奥氏体不锈钢管进行600℃高温拉伸测试,其屈服强度>110MPa,抗拉强度>350Mpa;耐蚀性能优异,无晶间腐蚀裂纹(ASTMA262法),点腐蚀量≤6mdd(ASTM A923C法)。
本发明还提供了一种所述具有梯度组织的321奥氏体不锈钢管的制备方法,包括如下步骤:
(1)旋压变形:对管壁厚度为10~15mm,晶粒度为5~6级的粗晶321奥氏体不锈钢管进行表面旋压变形;
(2)再结晶退火:对旋压变形处理后不锈钢管进行再结晶退火处理。
优选地,所述步骤(1)中的压头为半球形,压入深度0.1~0.5mm,旋转速度1~10r/min,进管速度1.0~50mm/min。
优选地,所述步骤(2)中的再结晶退火处理的温度为800~900℃,保温时间1~3h,冷却方式为水淬。
发明原理:本发明中的321奥氏体不锈钢管具有梯度组织结构,由表层细晶区和内层粗晶基体构成,能够同时保证不锈钢管产品的耐蚀性能和高温力学性能。其通过对粗晶321奥氏体不锈钢管,进行表面旋压变形,引入表面变形层;旋压变形后进行再结晶处理,通过表面变形和再结晶处理工艺的耦合控制,获得表面细晶层,且细晶层中具有高比例特殊晶界,特别是重位点阵晶界CSL<29;表面细晶层和粗晶基体构成梯度组织,同时保证了奥氏体不锈钢管的耐蚀性能和高温力学性能。
奥氏体不锈钢中特殊晶界的存在,可有效阻隔沿晶腐蚀的扩展。本发明中的具有梯度组织的321奥氏体不锈钢管,其材料组织中含有高比例特殊晶界,可显著提高奥氏体不锈钢的耐蚀性。
有益效果:本发明的具有梯度组织的奥氏体不锈钢管具有自生梯度组织特征,外表面细晶组织,内表面粗晶组织,可保证产品既有良好的高温强度和抗蠕变性能;600℃高温拉伸,其屈服强度>110MPa,抗拉强度>350Mpa;并且,在高温烟气腐蚀环境中具有良好的耐蚀性,无晶间腐蚀裂纹(ASTM A262法),点腐蚀量≤6mdd(ASTM A923C法);本发明的制备方法简便易行,制备得到的奥氏体不锈钢管效果显著,应用范围广。
附图说明
图1是外表面细晶区EBSD晶界特征分布图;
图2是内层粗晶区EBSD晶界特征分布图;
图3是对比例1中的晶界特征分布图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细描述。
实施例1:
对321粗晶奥氏体不锈钢管进行如下处理:
(1)对壁厚为10mm的粗晶(ASTM E112法:晶粒度5级)奥氏体不锈钢管进行表面旋压变形,压头为半球形,压入深度0.1mm,旋转速度10r/min,进管速度50mm/min。
(2)对旋压变形处理后不锈钢管进行再结晶退火处理,再结晶退火温度为800℃,保温时间3h,冷却方式为水淬。
经再结晶退火后的奥氏体不锈钢管,外表面晶粒度9级,特殊晶界比例为65.5%,如图1所示;内层晶粒度5级,如图2所示。其中,图中黑色线条代表普通大角晶界,灰色线条代表特殊晶界,即重位点阵晶界CSL<29。经测试,600℃高温拉伸,该不锈钢管的屈服强度为124MPa,抗拉强度为360Mpa,无晶间腐蚀裂纹(ASTM A262法),点腐蚀量6mdd(ASTM A923C法)。
对比例1:
对321粗晶奥氏体不锈钢管进行如下处理:
对壁厚为10mm的粗晶(ASTM E112法:晶粒度6级)奥氏体不锈钢管进行退火处理,退火温度为700℃,保温时间3h,冷却方式为水淬。
退火后的奥氏体不锈钢管,外表面晶粒度6级,特殊晶界比例为53%,内层晶粒度6级,如图3所示;经测试,600℃高温拉伸其屈服强度125MPa,抗拉强度362Mpa,无晶间腐蚀裂纹(ASTM A262法),点腐蚀量10mdd(ASTM A923C法)。
实施例2:
对321粗晶奥氏体不锈钢管进行如下处理:
(1)对壁厚为15mm,粗晶(ASTM E112法:晶粒度6级)321奥氏体不锈钢管进行表面旋压变形,压头为半球形,压入深度0.5mm,旋转速度1r/min,进管速度1.0mm/min。
(2)对旋压变形处理后不锈钢管进行再结晶退火处理,再结晶退火温度为900℃,保温时间1h,冷却方式为水淬。
经再结晶退火后的奥氏体不锈钢管,外表面晶粒度10级,特殊晶界比例为67.2%,内表面晶粒度6级,600℃高温拉伸:屈服强度114MPa,抗拉强度355Mpa,无晶间腐蚀裂纹(ASTM A262法),点腐蚀量4.5mdd(ASTM A923C法)。
实施例3:
对321粗晶奥氏体不锈钢管进行如下处理:
(1)对壁厚12mm,粗晶(ASTM E112法:晶粒度5级)321奥氏体不锈钢管进行表面旋压变形,压头为半球形,压入深度0.2mm,旋转速度3r/min,进管速度15mm/min。
(2)对旋压变形处理后不锈钢管进行再结晶退火处理,再结晶退火温度为850℃,保温时间3h,冷却方式为水淬。
经再结晶退火后的奥氏体不锈钢管,外表面晶粒度9级,特殊晶界比例为68.3%,内表面晶粒度5级,600℃高温拉伸:屈服强度138MPa,抗拉强度372Mpa,无晶间腐蚀裂纹(ASTM A262法),点腐蚀量6mdd(ASTM A923C法)。
实施例4:
对321粗晶奥氏体不锈钢管进行如下处理:
(1)对壁厚14mm,粗晶(ASTM E112法:晶粒度5.5级)321奥氏体不锈钢管进行表面旋压变形,压头为半球形,压入深度0.4mm,旋转速度5r/min,进管速度30mm/min。
(2)对旋压变形处理后不锈钢管进行再结晶退火处理,再结晶退火温度为750℃,保温时间3h,冷却方式为水淬。
经再结晶退火后的奥氏体不锈钢管,外表面晶粒度10级,特殊晶界比例为70.5%,内表面晶粒度5.5级,600℃高温拉伸:屈服强度136MPa,抗拉强度363Mpa,无晶间腐蚀裂纹(ASTM A262法),点腐蚀量5.5mdd(ASTM A923C法)。
实施例5:
对321粗晶奥氏体不锈钢管进行如下处理:
(1)对壁厚13mm,粗晶(ASTM E112法:晶粒度5.5级)321奥氏体不锈钢管进行表面旋压变形,压头为半球形,压入深度0.35mm,旋转速度8r/min,进管速度35mm/min。
(2)对旋压变形处理后不锈钢管进行再结晶退火处理,再结晶退火温度为825℃,保温时间3h,冷却方式为水淬。
经再结晶退火后的奥氏体不锈钢管,外表面晶粒度10级,特殊晶界比例69.5%,内表面晶粒度5级,600℃高温拉伸:屈服强度136MPa,抗拉强度372Mpa,无晶间腐蚀裂纹(ASTMA262法),点腐蚀量4mdd(ASTM A923C法)。
实施例6:
对321粗晶奥氏体不锈钢管进行如下处理:
(1)对壁厚14mm,粗晶(ASTM E112法:晶粒度6级)321奥氏体不锈钢管进行表面旋压变形,压头为半球形,压入深度0.45mm,旋转速度3r/min,进管速度25mm/min。
(2)对旋压变形处理后不锈钢管进行再结晶退火处理,再结晶退火温度为800℃,保温时间2h,冷却方式为水淬。
经再结晶退火后的奥氏体不锈钢管,外表面晶粒度10级,特殊晶界比例70.2%,内表面晶粒度6级,600℃高温拉伸:屈服强度123MPa,抗拉强度356Mpa,无晶间腐蚀裂纹(ASTMA262法),点腐蚀量4mdd(ASTM A923C法)。
实施例7:
对321粗晶奥氏体不锈钢管进行如下处理:
(1)对壁厚12mm,粗晶(ASTM E112法:晶粒度6级)321奥氏体不锈钢管进行表面旋压变形,压头为半球形,压入深度0.15mm,旋转速度7r/min,进管速度30mm/min。
(2)对旋压变形处理后不锈钢管进行再结晶退火处理,再结晶退火温度为725℃,保温时间1.5h,冷却方式为水淬。
再结晶退火后的奥氏体不锈钢管,外表面晶粒度9级,特殊晶界比例63.5%,内表面晶粒度5.5级,600℃高温拉伸:屈服强度125MPa,抗拉强度363Mpa,无晶间腐蚀裂纹(ASTMA262法),点腐蚀量5.5mdd(ASTM A923C法)。
Claims (3)
1.一种具有梯度组织的321奥氏体不锈钢管的制备方法,其特征在于:所述不锈钢管的管壁具有从外至内的梯度组织结构,外层为细晶区,晶粒度为9~10级;内层为粗晶区,晶粒度为5~6级;所述不锈钢管的管壁厚度为10~15mm;外层细晶区的特殊晶界比例大于60%;重位点阵晶界CSL<29;
包括如下步骤:
(1)旋压变形:对粗晶化321奥氏体不锈钢管进行表面旋压变形,奥氏体不锈钢管的晶粒度为5~6级;
(2)再结晶退火:对旋压变形处理后不锈钢管进行再结晶热处理;
所述步骤(1)中的旋压变形压入深度0.1~0.5mm,旋转速度1~10 r/min,进管速度1.0~50 mm/min。
2.根据权利要求1所述的321奥氏体不锈钢管的制备方法,其特征在于:所述步骤(2)中的再结晶退火处理的温度为800~900℃,保温时间1~3h,冷却方式为水淬。
3.根据权利要求1所述的321奥氏体不锈钢管的制备方法,其特征在于:所述步骤(1)中的压头为半球形。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010458304.8A CN111607691B (zh) | 2020-05-26 | 2020-05-26 | 一种具有梯度组织的321奥氏体不锈钢管及制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010458304.8A CN111607691B (zh) | 2020-05-26 | 2020-05-26 | 一种具有梯度组织的321奥氏体不锈钢管及制备方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN111607691A CN111607691A (zh) | 2020-09-01 |
CN111607691B true CN111607691B (zh) | 2022-02-11 |
Family
ID=72204360
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202010458304.8A Active CN111607691B (zh) | 2020-05-26 | 2020-05-26 | 一种具有梯度组织的321奥氏体不锈钢管及制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN111607691B (zh) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113373400B (zh) * | 2021-06-11 | 2022-06-21 | 季华实验室 | 一种耐磨陶瓷涂层的制备方法及耐磨陶瓷涂层 |
CN114214494B (zh) * | 2021-12-16 | 2022-11-18 | 东北大学 | 一种不锈钢耐腐蚀性能的表面晶界工程处理方法 |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5433239A (en) * | 1977-08-19 | 1979-03-10 | Hitachi Ltd | Corrosion resisting stainless steel having high temperature strength and its preparation |
CN1451778A (zh) * | 2002-04-17 | 2003-10-29 | 住友金属工业株式会社 | 高温强度和耐蚀性优异的奥氏体不锈钢及其的耐热耐压部件与制法 |
CN101270437A (zh) * | 2007-03-19 | 2008-09-24 | 株式会社神户制钢所 | 焊接性和塑性变形能优异的高张力钢材和冷成形钢管 |
CN102051460A (zh) * | 2010-10-29 | 2011-05-11 | 山东理工大学 | Cr-Ni型不锈钢的耐腐蚀性优化处理工艺及耐腐蚀板材 |
CN103014277A (zh) * | 2012-12-07 | 2013-04-03 | 南京理工大学 | 控制奥氏体不锈钢表层晶界结构的方法 |
CN104762458A (zh) * | 2015-04-28 | 2015-07-08 | 贵州电力试验研究院 | 一种提高耐热钢抗氧化性能的表面纳米化制备方法 |
CN107815527A (zh) * | 2017-09-29 | 2018-03-20 | 浙江久立特材科技股份有限公司 | 提高不锈钢管材的低∑csl晶界比例的gbe工艺方法 |
CN108193036A (zh) * | 2017-12-18 | 2018-06-22 | 南昌大学 | 一种优化316l奥氏体不锈钢晶界特征分布的方法 |
CN110291216A (zh) * | 2017-02-15 | 2019-09-27 | 日本制铁株式会社 | Ni基耐热合金及其制造方法 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02104421A (ja) * | 1988-10-12 | 1990-04-17 | Kawasaki Steel Corp | 準安定オーステナイト系ステンレス鋼の温間スピニング加工方法 |
JPH07196247A (ja) * | 1993-12-29 | 1995-08-01 | Daido Hoxan Inc | 耐食性糸道規制ガイド |
JP2001131713A (ja) * | 1999-11-05 | 2001-05-15 | Nisshin Steel Co Ltd | Ti含有超高強度準安定オーステナイト系ステンレス鋼材および製造法 |
KR100689783B1 (ko) * | 2003-06-10 | 2007-03-08 | 수미도모 메탈 인더스트리즈, 리미티드 | 수소 가스용 오스테나이트 스테인레스강 및 그 제조 방법 |
-
2020
- 2020-05-26 CN CN202010458304.8A patent/CN111607691B/zh active Active
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5433239A (en) * | 1977-08-19 | 1979-03-10 | Hitachi Ltd | Corrosion resisting stainless steel having high temperature strength and its preparation |
CN1451778A (zh) * | 2002-04-17 | 2003-10-29 | 住友金属工业株式会社 | 高温强度和耐蚀性优异的奥氏体不锈钢及其的耐热耐压部件与制法 |
CN101270437A (zh) * | 2007-03-19 | 2008-09-24 | 株式会社神户制钢所 | 焊接性和塑性变形能优异的高张力钢材和冷成形钢管 |
CN102051460A (zh) * | 2010-10-29 | 2011-05-11 | 山东理工大学 | Cr-Ni型不锈钢的耐腐蚀性优化处理工艺及耐腐蚀板材 |
CN103014277A (zh) * | 2012-12-07 | 2013-04-03 | 南京理工大学 | 控制奥氏体不锈钢表层晶界结构的方法 |
CN104762458A (zh) * | 2015-04-28 | 2015-07-08 | 贵州电力试验研究院 | 一种提高耐热钢抗氧化性能的表面纳米化制备方法 |
CN110291216A (zh) * | 2017-02-15 | 2019-09-27 | 日本制铁株式会社 | Ni基耐热合金及其制造方法 |
CN107815527A (zh) * | 2017-09-29 | 2018-03-20 | 浙江久立特材科技股份有限公司 | 提高不锈钢管材的低∑csl晶界比例的gbe工艺方法 |
CN108193036A (zh) * | 2017-12-18 | 2018-06-22 | 南昌大学 | 一种优化316l奥氏体不锈钢晶界特征分布的方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN111607691A (zh) | 2020-09-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN111607691B (zh) | 一种具有梯度组织的321奥氏体不锈钢管及制备方法 | |
JP4433230B2 (ja) | 原子力用高強度Ni基合金管及びその製造方法 | |
JP4952862B2 (ja) | 耐水蒸気酸化性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼管およびその製造方法 | |
WO2013073055A1 (ja) | オーステナイト系ステンレス鋼 | |
Singh et al. | Simultaneous improvement of strength, ductility and corrosion resistance of Al2024 alloy processed by cryoforging followed by ageing | |
CN113174551B (zh) | 一种具有异质叠层结构的双相高强高塑性钛合金及其制备方法 | |
Shi et al. | Effect of strain rate on hot deformation characteristics of GH690 superalloy | |
Bai et al. | Effects of Sn microalloying on cold rolling and recrystallization textures and microstructure of a ferritic stainless steel | |
JP5644522B2 (ja) | 海洋構造物用厚鋼板およびその製造方法 | |
JP4019630B2 (ja) | エンジンガスケット用ステンレス鋼とその製造方法 | |
CN108385045B (zh) | 一种控制IN718合金均匀析出δ相的热处理方法 | |
CN112458260B (zh) | 一种高强高塑纳米结构316l不锈钢板材及其制备方法 | |
Zhu et al. | Influence of twins found in adiabatic shear bands on dynamic recrystallization of a near β Ti-5.5 Mo-7.2 Al-4.5 Zr-2.6 Sn-2.1 Cr alloy | |
Gao et al. | Processing map of C71500 copper-nickel alloy and application in production practice | |
KR20150017090A (ko) | 내열합금의 열기계적 가공방법 및 그에 의한 합금 | |
CN113528979B (zh) | 一种成分优化的高强度rafm钢及其热处理工艺 | |
CN110564948B (zh) | 一种抑制铁镍基合金氢致沿晶裂纹萌生与扩展的方法 | |
CN115125377B (zh) | 一种高韧性不锈钢板及其加工工艺 | |
CN112553518B (zh) | 一种核电蒸发器用铁镍铬基耐蚀合金热轧棒材制造方法 | |
CN111621669B (zh) | 一种720MPa级高强度钛合金钻杆用管材及制造方法 | |
CN110229976B (zh) | 一种屈服强度高于900MPa的高韧性钛合金及制备方法 | |
JPH01127653A (ja) | α+β型チタン合金冷延板の製造方法 | |
Luo et al. | Characterization of hot workability of IN617B alloy using activation energy, Zener-Hollomon parameter and hot processing maps | |
Huiqin et al. | Hot deformation behavior and dynamic recrystallization of Mn18Cr18N steel with as-cast versus wrought starting structures | |
KR20150081375A (ko) | 우수한 입계균열 저항성을 갖는 내열합금의 열처리 방법 및 그에 의한 합금 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Application publication date: 20200901 Assignee: JIANGSU WUJIN STAINLESS STEEL PIPE GROUP Co.,Ltd. Assignor: SOUTHEAST University Contract record no.: X2022320000120 Denomination of invention: 321 austenitic stainless steel pipe with gradient structure and its preparation method Granted publication date: 20220211 License type: Exclusive License Record date: 20220620 |
|
EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |