CN111763815A - 一种304或304l不锈钢纤维的低温热处理强化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种304或304L不锈钢纤维的低温热处理强化方法，属于金属材料热处理技术领域。本发明在惰性气体保护下，将冷拔后的304或304L不锈钢纤维依次进行升温、保温和冷却；所述保温的温度为250～300℃，时间为10～30min。本发明通过热处理温度与时间的有效结合，能够大幅提高304或304L不锈钢纤维强度。这是由于通过低温热处理在降低位错密度同时保证了冷拔后纤维中晶粒尺寸和织构取向的进一步优化，从而获得材料强度的大幅提升。实施例表明，本发明低温热处理强化方法所得强化304L不锈钢纤维的拉伸强度为5.9GPa，为未热处理不锈钢纤维的2.36倍，为500℃高温热处理后不锈钢纤维的1.18倍。

Description

一种304或304L不锈钢纤维的低温热处理强化方法
技术领域
本发明金属材料热处理技术领域，特别涉及一种304或304L不锈钢纤维的低温热处理强化方法。
背景技术
金属纤维是近20年来发展起来的新型工业材料，不仅具有金属本身高导电、高导热、高强度、耐高温、耐腐蚀等优点，还具有化纤、合成纤维等非金属纤维的柔软性的特性，目前已经广泛应用于石油、化工、化纤、纺织、电子、军事、航空及环境保护等工业领域，更是许多国防工业必须的关键材料。
金属纤维的生产方法有单丝拉拔法、集束拉拔法、切削法、熔束法等，现在世界上大规模生产高强、超细金属纤维高端产品的生产厂商大多采用集束拉拔法。集束拉拔法是采用将金属丝材复合组装，多次多股拉拔等一整套特殊工艺制成，每股成千上万根。利用集束拉拔法生产的不锈钢纤维直径可达10μm以下，拉伸强度高达1200～1800MPa，延伸率大于1％。为了进一步提高不锈钢纤维的力学性能，人们通常选取600℃以上温度对不锈钢纤维进行热处理，使其拉伸强度能够进一步提高到2200～3100MPa。然而该热处理工艺不仅能耗大，而且不锈钢纤维强度的提高有限，远没有达到不锈钢纤维的理论强度12.6GPa。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种304或304L不锈钢纤维的低温热处理强化方法，能够大幅提高304或304L不锈钢纤维的拉伸强度，且简单高效、节能环保。
为了实现上述发明的目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种304或304L不锈钢纤维的低温热处理强化方法，包括以下步骤：
在惰性气体保护下，将冷拔后的304或304L不锈钢纤维依次进行升温、保温和冷却；
所述保温的温度为250～300℃，时间为10～30min；
所述304或304L不锈钢纤维的直径独立为1～20μm。
优选的，所述升温的速率为10～20℃/min。
优选的，所述惰性气体为氩气。
优选的，所述惰性气体的流速为2～5L/min。
优选的，所述冷却为冷却至室温，所述冷却的速率为10～20℃/s。
本发明提供了上述低温热处理强化方法得到的强化304或304L不锈钢纤维，所述强化304或304L不锈钢纤维的在1μm/s下拉伸强度为4.8～7.1GPa，延伸率为1.5～3.0％。
本发明提供了一种304或304L不锈钢纤维的低温热处理强化方法，本发明在惰性气体保护下，将冷拔后的304或304L不锈钢纤维依次进行升温、保温和冷却；所述保温的温度为250～300℃，时间为10～30min。本发明通过热处理温度与时间的有效结合，能够大幅提高304或304L不锈钢纤维强度。这是由于通过低温热处理在保持晶粒尺寸与形态分布的同时有效减少了位错密度，从而使得位错形核替代位错运动作为主要变形方式，最终达到提高纤维强度的目的。实施例结果表明，本发明低温热处理强化方法所得强化304L不锈钢纤维的拉伸强度为5.9GPa，为未热处理不锈钢纤维的2.36倍，为500℃高温热处理后不锈钢纤维的1.18倍。同时，本发明方法在低温下进行热处理，节能环保。
具体实施方式
本发明提供了一种304或304L不锈钢纤维的低温热处理强化方法，包括以下步骤：
在惰性气体保护下，将冷拔后的304或304L不锈钢纤维依次进行升温、保温和冷却；
所述保温的温度为250～300℃，时间为10～30min。
本发明对所述冷拔的方式没有特殊的要求，使用本领域技术人员熟知的冷拔方式即可。在本发明中，所述冷拔后的304及304L不锈钢纤维的直径为1～20μm，优选为5～15μm；本发明对所述冷拔后的304及304L不锈钢纤维的长度没有特殊的限定，作为本发明的一个具体实施例，所述长度优选为20mm。
本发明优选在热处理炉中进行所述低温热处理，本发明对所述热处理炉的种类没有特殊的要求，使用本领域技术人员熟知种类的热处理炉即可。
在本发明中，所述惰性气体优选为氩气，所述惰性气体的流速优选为2～5L/min，更优选为3～4L/min。
在本发明中，所述升温的速率优选为10～20℃/min，更优选为12～18℃/min，最优选为15℃/min。
在本发明中，所述保温的温度为250～300℃，优选为260～280℃；时间优选为10～30min，更优选为15～25min，最优选为20min。在完成所述保温后，本发明优选关闭热处理炉电源。
在本发明中，所述冷却优选为冷却至室温，所述冷却的方式优选为随炉冷却，所述冷却的速率优选为10～20℃/s。在所述冷却后，本发明优选关闭保护气体阀门，并取出强化304或304L不锈钢纤维。
本发明还提供了上述低温热处理强化方法得到的强化304或304L不锈钢纤维。在本发明中，所述强化304或304L不锈钢纤维在1μm/s下拉伸强度优选为4.8～7.1GPa，延伸率优选为1.5～3.0％。
下面结合实施例对本发明提供的一种304或304L不锈钢纤维的低温热处理强化方法进行详细说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
将直径2μm的冷拔后的304L不锈钢纤维样品置于热处理炉中，同时通入氩气作为保护气，流速控制为4L/min，以20℃/min的升温速度，加热热处理炉。当温度达到250℃时，保温30min，然后关闭热处理电源，并使不锈钢纤维随炉冷却至室温，随后关闭保护气体阀门，从热处理炉中取出强化304L不锈钢纤维。
实施例2
将直径12μm的冷拔后的304L不锈钢纤维样品置于热处理炉中，同时通入氩气作为保护气，流速控制为4L/min，以20℃/min的升温速度，加热热处理炉。当温度达到280℃时，保温20min，然后关闭热处理电源，并使不锈钢纤维随炉冷却至室温，随后关闭保护气体阀门，从热处理炉中取出强化304L不锈钢纤维。
实施例3
将直径18μm的冷拔后的304L不锈钢纤维样品置于热处理炉中，同时通入氩气作为保护气，流速控制为4L/min，以20℃/min的升温速度，加热热处理炉。当温度达到300℃时，保温10min，然后关闭热处理电源，并使不锈钢纤维随炉冷却至室温，随后关闭保护气体阀门，从热处理炉中取出强化304L不锈钢纤维。
实施例4
将直径12μm的冷拔后的304不锈钢纤维样品置于热处理炉中，同时通入氩气作为保护气，流速控制为2L/min，以15℃/min的升温速度，加热热处理炉。当温度达到260℃时，保温15min，然后关闭热处理电源，并使不锈钢纤维随炉冷却至室温，随后关闭保护气体阀门，从热处理炉中取出强化304不锈钢纤维。
实施例5
将直径15μm的冷拔后的304不锈钢纤维样品置于热处理炉中，同时通入氩气作为保护气，流速控制为5L/min，以10℃/min的升温速度，加热热处理炉。当温度达到280℃时，保温25min，然后关闭热处理电源，并使不锈钢纤维随炉冷却至室温，随后关闭保护气体阀门，从热处理炉中取出强化304不锈钢纤维。
对比例1
以直径12μm的冷拔后的304L不锈钢纤维作为对比例1，不对其进行热处理。
对比例2
以直径12μm的冷拔后的304不锈钢纤维作为对比例2，不对其进行热处理。
对比例3
对比例3与实施例2的区别在于，保温温度为500℃。
对比例4
对比例4与实施例4的区别在于，保温温度为800℃。
性能测试
按照《中国纤维标准》测试实施例1～5、对比例1～4所得的不锈钢纤维的抗拉强度，先裁剪成标准拉伸样品，在拉伸速率1μm/s下开展拉伸测试，将所得结果列于表1中。
按照《中国纤维标准》测试实施例1～5、对比例1～4所得的不锈钢纤维的延伸率，将所得结果列于表1中。
表1实施例1～5、对比例1～4不锈钢纤维的性能测试结果
项目 抗拉强度(GPa) 延展率(％)
实施例1 7.1 1.5
实施例2 5.9 2.5
实施例3 4.8 3.0
实施例4 6.0 2.43
实施例5 5.7 2.4
对比例1 2.5 1.22
对比例2 3.0 1.17
对比例3 5.0 2.11
对比例4 3.1 1.31
由表1可以看出，本发明所述低温热处理强化方法相较于800℃的高温热处理方法，能够大幅提高304或304L不锈钢纤维的拉伸强度。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种304或304L不锈钢纤维的低温热处理强化方法，包括以下步骤：
在惰性气体保护下，将冷拔后的304或304L不锈钢纤维依次进行升温、保温和冷却；
所述保温的温度为250～300℃，时间为10～30min；
所述冷拔后的304或304L不锈钢纤维的直径独立为1～20μm。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述升温的速率为10～20℃/min。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述惰性气体为氩气。
4.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述惰性气体的流速为2～5L/min。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述冷却为冷却至室温，所述冷却的速率为10～20℃/s。
6.权利要求1～5任意一项所述低温热处理强化方法得到的强化304或304L不锈钢纤维，所述强化304或304L不锈钢纤维的在1μm/s下拉伸强度为4.8～7.1GPa，延伸率为1.5～3.0％。
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