CN112458260B - 一种高强高塑纳米结构316l不锈钢板材及其制备方法 - Google Patents

一种高强高塑纳米结构316l不锈钢板材及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于材料制备领域，具体涉及一种高强高塑纳米结构316L不锈钢板材及其制备方法。对退火态316L钢板进行温轧获得具有奥氏体组织的纳米结构316L不锈钢，温轧完成后，对样品进行低温轧制，在低温轧制过程中，奥氏体发生应变诱发马氏体相变，获得高强高塑316L不锈钢板材。本发明结合大应变温轧方法制备出具有纳米结构316L不锈钢板材，使其具有较高强度；随后进行低温轧制在纳米晶奥氏体基体上产生应变诱发马氏体相变以提高材料的加工硬化率，成功制得兼具高强度和高塑性的316L不锈钢板材。

Description

一种高强高塑纳米结构316L不锈钢板材及其制备方法
技术领域
本发明属于材料制备领域，具体涉及一种高强高塑纳米结构316L不锈钢板材及其制备方法。
背景技术
316L不锈钢具有优异的耐海水腐蚀、耐晶间腐蚀、抗应力腐蚀和耐点蚀性能；其还具有良好的成型性和焊接性，在机械加工过程中不易形成局部颈缩和断裂，产品外观光泽度好。目前，316L不锈钢被广泛应用于海洋、化工、医疗、核工业等领域，如船舶用件、化学药剂储藏设备、化肥生产设备、医用器械和高温螺栓等。然而，316L不锈钢较低的屈服强度(一般为250兆帕左右)严重限制了其在更严苛服役条件下的应用推广。
工业上普遍利用塑性变形处理使晶粒细化以提高金属材料强度，而轧制则是最常用的塑性变形方法之一。例如，中国发明专利CN110408757A提出了一种采用大变形量冷轧与再结晶退火相结合的方法得到细晶(1～10μm)奥氏体组织，再经过冷轧处理制备出含有大量马氏体和变形孪晶结构的316L不锈钢板材。但此加工方法得到的不锈钢板材强度仍然不高，在结构件的使用中受到限制，同时大应变冷轧后需进行长时间退火处理，加工周期长，不利于技术推广。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结合温轧和低温轧制的工艺制备高强度、高塑性316L不锈钢板材。通过本方法获得屈服强度≥1000MPa，抗拉强度≥1300MPa，均匀延伸率≥10％。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种高强高塑纳米结构316L不锈钢板材的制备方法，对退火态316L钢板进行温轧获得具有奥氏体组织的纳米结构316L不锈钢，温轧完成后，对样品进行低温轧制，在低温轧制过程中，奥氏体发生应变诱发马氏体相变，获得高强高塑316L不锈钢板材。
进一步的，所述方法具体包括如下步骤：
第一步，温轧：对退火态316L钢板进行温轧；每一道次轧制前在200～490℃的加热炉中保温，然后将板材轧制且累积轧制量为50％～95％，获得高强度纳米结构316L不锈钢；
第二步，低温轧制：温轧完成后，对样品进行低温轧制；每一道次轧制前将样品放入液氮容器中冷却，将样品取出并轧至累积压下量为5～50％，在低温轧制过程中，纳米结构奥氏体会发生应变诱发马氏体相变，从而获得高强度-高塑性316L不锈钢板材。
进一步的，所述316L不锈钢的质量百分比含量为：C≤0.03，Si≤1.0，Mn≤2.0，p≤0.045，S≤0.03，Ni：10.0～14.0，Cr：16.0～18.0，Mo：2.0～3.0，其余为Fe及不可避免的杂质。
一种采用上述的方法制备的高强高塑纳米结构316L不锈钢。
本发明与现有技术相比，其显著优点在于：
(1)本发明结合大应变温轧方法制备出具有纳米结构316L不锈钢板材，使其具有较高的强度；随后进行低温轧制在纳米晶奥氏体基体上产生应变诱发马氏体相变以提高材料的加工硬化率，成功制得兼具高强度和高塑性的316L不锈钢板材；
(2)本发明依赖常规轧制设备，操作流程简单，有利于连续生产，生产周期时间短，生产效率高，生产成本低；
(3)本发明通过简单的加工方法制备的316L不锈钢的屈服强度≥1000MPa，抗拉强度≥1300MPa，均匀延伸率≥10％。
附图说明
图1为加工流程示意图。
图2为实施例1处理后316L的EBSD表征结果
图3为实施例2中处理后316L板材的透射电子显微表征结果。
图4为实施例1和2处理后316L不锈钢板材XRD表征结果。
图5为实施例1和2处理后316L不锈钢板材拉伸试验的工程应力-工程应变曲线图。
附图标记说明：
1-316L不锈钢，2-加热炉，3-上轧辊，4-下轧辊，5-液氮容器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
一种高强度-高塑性纳米结构316L不锈钢板材制备方法，具体流程如图1所示，下面结合实施例对本发明做进一步详述
实施例1
(1)温轧：将退火后的316L不锈钢加工成厚度为14毫米的板材。对其表面进行除油和机械研磨处理。每一道次轧制前放入300℃的加热炉中保温2～3min。分20道次将板厚轧制为4.1mm±0.1mm，总轧制压下量为70％。
(2)低温轧制：取出温轧完的板材进行低温轧制处理。每一道次轧制前放入液氮容器中保温2～5min。每道次压下量为0.2mm，最终将板厚轧制为3.5mm±0.1mm。
(3)本实施例通过上述方法得到的316L不锈钢板材屈服强度为1016MPa，抗拉强度为1423MPa，均匀延伸率为11.4％。经过实施例1处理后的纳米结构不锈钢板的EBSD图片如图2所示，XRD如图4所示，工程应力-工程应变曲线如图5所示。
实施例2
(1)温轧：将退火后的316L不锈钢加工成厚度为14毫米的板材。对其表面进行除油和机械研磨处理。每一道次轧制前放入300℃的加热炉中保温2～3min。分30道次将板厚轧制为1.1mm±0.1mm，总轧制压下量为90％。
(2)低温轧制：取出温轧完的板材进行低温轧制处理，每一道次轧制前放入液氮容器中保温2～5min，每道次压下量为0.2mm，最终将板厚轧制为0.9mm±0.1mm。
(3)本实施例通过上述方法得到的316L不锈钢板材屈服强度为1229MPa，抗拉强度为1569MPa，均匀延伸率为10％。经过实施例2处理后的不锈钢板材的TEM结构表征如图3所示，XRD如图4所示，工程应力-工程应变曲线如图5所示。

Claims (3)

1.一种高强高塑纳米结构316L不锈钢板材的制备方法，其特征在于，对退火态316L钢板进行温轧获得具有奥氏体的纳米结构316L不锈钢；温轧完成后，对样品进行低温轧制，在低温轧制过程中，奥氏体发生应变诱发马氏体相变，获得高强高塑316L不锈钢板材；
具体包括如下步骤：
第一步，温轧：对退火态316L钢板进行温轧；每一道次轧制前在200～490℃的加热炉中保温，然后将板材轧制且累积轧制量为50％～95％，获得高强度纳米结构316L不锈钢；
第二步，低温轧制：温轧完成后，对样品进行低温轧制；每一道次轧制前将样品放入液氮容器中冷却，将样品取出并轧至累积压下量为5～50％，在低温轧制过程中，纳米结构奥氏体会发生应变诱发马氏体相变，从而获得高强度-高塑性316L不锈钢板材。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述316L不锈钢的质量百分比含量为：C≤0.03，Si≤1.0，Mn≤2.0，p≤0.045，S≤0.03，Ni：10.0～14.0，Cr：16.0～18.0，Mo：2.0～3.0，其余为Fe及不可避免的杂质。
3.一种采用权利要求1-2任一项所述的方法制备的高强高塑纳米结构316L不锈钢。
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