CN114086087B - 一种处理脆化后的高铬铁素体不锈钢板的方法 - Google Patents

一种处理脆化后的高铬铁素体不锈钢板的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及高铬铁素体不锈钢板，特别涉及脆化后的高铬铁素体不锈钢板，具体为一种处理脆化后的高铬铁素体不锈钢板的方法。本发明为了解决如何高效率、经济性地处理因脆性相析出引起高铬铁素体不锈钢板塑韧性不达标的问题，故提供了一种处理脆化后的高铬铁素体不锈钢板的方法。本发明通过将脆化后的高铬铁素体不锈钢板采用快速加热、短时保温、高速冷却这一热处理后，获得无脆性相析出且晶粒无明显粗化的高铬铁素体不锈钢板，进而恢复析出脆化后的铁素体不锈钢板的塑韧性。

Description

一种处理脆化后的高铬铁素体不锈钢板的方法
技术领域
本发明涉及高铬铁素体不锈钢板，特别涉及脆化后的高铬铁素体不锈钢板，具体为一种处理脆化后的高铬铁素体不锈钢板的方法。
背景技术
超级铁素体不锈钢是一种资源节约型高性能材料，代替钛材、超级奥氏体、铜合金等贵重金属材料，被广泛应用于海洋、强酸等腐蚀性环境。超级铁素体不锈钢为高铬铁素体不锈钢，超级铁素体不锈钢中含有提高铁素体不锈钢耐腐蚀性的Cr元素与Mo元素，同时还添加有一定量的Ni、Nb等元素。由于高铬铁素体不锈钢中含有高Cr、Mo以及Nb的成分特性，使得在制备高铬铁素体不锈钢的过程中，极易形成σ（Fe-Cr-Mo）、χ(Fe36Cr12Mo10)、Laves(Fe2Nb)的中间相，然而这些中间相的析出将严重恶化材料的耐腐蚀性能和塑韧性，所以如何制备出具有优良的耐腐蚀性和良好塑韧性的高铬铁素体不锈钢，成为本领域技术人员要研究的热点问题。为避免在制备过程中σ相、χ相等中间相析出，现有技术采用高温热轧（退火）+快速冷却的方法来制备高铬铁素体不锈钢，甚至采用热轧后短时间高温补热+快速冷却的技术来降低脆性相的析出风险（如专利号为201711158036.2，专利名称为一种提高超级铁素体不锈钢热轧板韧性的方法）。但在实际生产过程中，仍不可避免地会存在脆性相的析出，从而导致材料塑韧性不达标，如高铬铁素体不锈钢焊接成形后慢冷脆化或因连续化生产及卷曲装运的要求，加之板卷冷却能力与工位布置的限制，热轧、卷曲及固溶后冷却过程中发生析出脆化而引起的材料塑韧性不达标，制备完成的高铬铁素体不锈钢板因脆性相析出导致其韧性不达标产品只能回炉处理，从而增加生产成本、降低生产效率，因此，如何高效率、经济性地处理脆化后的高铬铁素体不锈钢板（因脆性相析出引起材料塑韧性不达标的产品），成为高铬铁素体不锈钢板的生产企业与焊接加工企业迫切需要解决的关键技术问题之一。
发明内容
本发明为了解决如何高效率、经济性地处理因脆性相析出引起高铬铁素体不锈钢板塑韧性不达标的问题，故提供了一种处理脆化后的高铬铁素体不锈钢板的方法。
本发明是采用如下技术方案实现的：
一种处理脆化后的高铬铁素体不锈钢板的方法，其中，制备高铬铁素体不锈钢板时，熔炼原料的各元素重量百分比为：24.0%≤Cr≤32.5%，0.05%≤Mo≤6.0%，0.05%≤Ni≤5.0%，C≤0.060%，N≤0.008%，0.05%≤Nb≤2.5%，0.01%≤Ti≤0.05%，Al≤4.0 %， O≤0.004%，其余为Fe和不可避免的杂质，通过采用热处理的方法来处理脆化后的高铬铁素体不锈钢板，热处理步骤如下：
1）高铬铁素体不锈钢板加热
将脆化后的高铬铁素体不锈钢板置于加热炉中加热至980℃-1150℃，加热速率为20℃/min—200℃/min；
2）加热后保温
保温时间为5min-240min；
3）保温后冷却
脆化后的高铬铁素体不锈钢板保温完成后迅速将钢板从加热炉中取出，然后将钢板冷却至室温，其中将脆化后的高铬铁素体不锈钢板从加热炉中取出的时间≤20min，冷却速率为50℃/min-200℃/min。
本发明所产生的有益效果如下：现有技术均是通过直接在制备高铬铁素体不锈钢时采用某种方法来抑制脆性相的析出，以此来保证高铬铁素体不锈钢的塑韧性，而本发明打破现有技术采用的固有思维，从处理脆化后的高铬铁素体不锈钢板的角度出发，通过将脆化后的高铬铁素体不锈钢板采用快速加热、短时保温、高速冷却这一热处理后，利用快速加热使脆化后的高铬铁素体不锈钢板中析出的σ、χ等中间相重新快速固溶至脆化后的高铬铁素体不锈钢板的基体中，通过短时保温使Cr、Mo、Nb等脆性相形成元素充分均匀化分布的同时保证晶粒不发生明显粗化，然后利用高速冷却抑制脆性相析出，获得无脆性相析出且晶粒无明显粗化的高铬铁素体不锈钢板，进而恢复析出脆化后的铁素体不锈钢板的塑韧性。
附图说明
图1为脆化后的高铬铁素体不锈钢板的析出相形貌；
图2为脆化后的高铬铁素体不锈钢板的拉伸断口形貌；
图3为脆化后的高铬铁素体不锈钢板经热处理后的微观形貌；
图4为脆化后的高铬铁素体不锈钢板经热处理后的拉伸断口形貌。
具体实施方式
实施例1：一种处理脆化后的高铬铁素体不锈钢板的方法，其中，制备高铬铁素体不锈钢板时，熔炼原料的各元素重量百分比为：24.5%的Cr，4.5%的Mo，3.8%的Ni，0.02%的C，0.005%的N，0.40%的Nb，0.02%的Ti，0.01%的Al，0.002%的O，其余为Fe和不可避免的杂质，脆化后的高铬铁素体不锈钢板的厚度为4.5mm，通过采用热处理的方法来处理脆化后的高铬铁素体不锈钢板，热处理步骤如下：
1）高铬铁素体不锈钢板加热
将脆化后的高铬铁素体不锈钢板置于加热炉中加热至1050℃，加热速率为40℃/min；
2）加热后保温
保温时间为15min；
3）保温后冷却
脆化后的高铬铁素体不锈钢板保温完成后迅速将钢板从加热炉中取出，然后将钢板冷却至室温，其中将钢板从加热炉中取出的时间为10min，冷却速率为100℃/min，冷却方式为水淬。
将经过上述处理步骤后的高铬铁素体不锈钢板进行拉伸性能测试，其结果如表1所示。
表1
Figure 135106DEST_PATH_IMAGE001
实施例2：一种处理脆化后的高铬铁素体不锈钢板的方法，其中，制备高铬铁素体不锈钢板时，熔炼原料的各元素重量百分比为：27.5%的Cr，3.5%的Mo，3.1%的Ni，0.01%的C，0.008%的N，0.35%的Nb，0.017%的Ti，3.0%的Al，0.001%的O，其余为Fe和不可避免的杂质，脆化后的高铬铁素体不锈钢板的厚度为6.5mm，通过采用热处理的方法来处理脆化后的高铬铁素体不锈钢板，热处理步骤如下：
1）高铬铁素体不锈钢板加热
将脆化后的高铬铁素体不锈钢板置于加热炉中加热至1100℃，加热速率为90℃/min；
2）加热后保温
保温时间为100min；
3）保温后冷却
脆化后的高铬铁素体不锈钢板保温完成后迅速将钢板从加热炉中取出，然后将钢板冷却至室温，其中将钢板从加热炉中取出的时间为5min，冷却速率为60℃/min，冷却方式为喷水冷却。
将经过上述处理步骤后的高铬铁素体不锈钢板进行拉伸性能测试，其结果如表2所示。（注：平均晶粒尺寸虽然从数值上看是增大了，但是增大的数值较小，可忽略不计，即可得出平均晶粒尺寸无明显粗化）
表2
Figure 606014DEST_PATH_IMAGE002
实施例3：一种处理脆化后的高铬铁素体不锈钢板的方法，其中，制备高铬铁素体不锈钢板时，熔炼原料的各元素重量百分比为：29.7%的Cr，3.0%的Mo，2.1%的Ni，0.01%的C，0.003%的N，0.53%的Nb，0.02%的Ti，0.1%的Al，0.003%的O，其余为Fe和不可避免的杂质，脆化后的高铬铁素体不锈钢板的厚度为0.5mm，通过采用热处理的方法来处理脆化后的高铬铁素体不锈钢板，热处理步骤如下：
1）高铬铁素体不锈钢板加热
将脆化后的高铬铁素体不锈钢板置于加热炉中加热至1150℃，加热速率为100℃/min；
2）加热后保温
保温时间为5min；
3）保温后冷却
脆化后的高铬铁素体不锈钢板保温完成后迅速将钢板从加热炉中取出，然后将钢板冷却至室温，其中将钢板从加热炉中取出的时间为3min，冷却速率为55℃/min，冷却方式为喷气冷却。
将经过上述处理步骤后的高铬铁素体不锈钢板进行拉伸性能测试，其结果如表3所示。（注：平均晶粒尺寸虽然从数值上看是增大了，但是增大的数值较小，可忽略不计，即可得出平均晶粒尺寸无明显粗化）
表3
Figure 748283DEST_PATH_IMAGE003
实施例4：一种处理脆化后的高铬铁素体不锈钢板的方法，其中，制备高铬铁素体不锈钢板时，熔炼原料的各元素重量百分比为：24.0 %的Cr，0.05%的Mo，0.05%的Ni，0.009%的C，0.001%的N，0.05%的Nb，0.01%的Ti，4.0%的Al，0.004%的O，其余为Fe和不可避免的杂质，脆化后的高铬铁素体不锈钢板的厚度为200mm，通过采用热处理的方法来处理脆化后的高铬铁素体不锈钢板，热处理步骤如下：
1）高铬铁素体不锈钢板加热
将脆化后的高铬铁素体不锈钢板置于加热炉中加热至980℃，加热速率为20℃/min；
2）加热后保温
保温时间为50min；
3）保温后冷却
脆化后的高铬铁素体不锈钢板保温完成后迅速将钢板从加热炉中取出，然后将钢板冷却至室温，其中将钢板从加热炉中取出的时间为15min，冷却速率为50℃/min，冷却方式为喷气冷却。
将经过上述处理步骤后的高铬铁素体不锈钢板进行拉伸性能测试，其结果如表4所示。
表4
Figure 774008DEST_PATH_IMAGE004
实施例5：一种处理脆化后的高铬铁素体不锈钢板的方法，其中，制备高铬铁素体不锈钢板时，熔炼原料的各元素重量百分比为：32.5%的Cr，6.0%的Mo，5.0%的Ni，0.05%的C，0.002%的N，2.5%的Nb，0.05%的Ti，2.5%的Al，0.001%的O，其余为Fe和不可避免的杂质，脆化后的高铬铁素体不锈钢板的厚度为300mm，通过采用热处理的方法来处理脆化后的高铬铁素体不锈钢板，热处理步骤如下：
1）高铬铁素体不锈钢板加热
将脆化后的高铬铁素体不锈钢板置于加热炉中加热至1000℃，加热速率为200℃/min；
2）加热后保温
保温时间为240min；
3）保温后冷却
脆化后的高铬铁素体不锈钢板保温完成后迅速将钢板从加热炉中取出，然后将钢板冷却至室温，其中将钢板从加热炉中取出的时间为20min，冷却速率为200℃/min，冷却方式为喷水冷却。
将经过上述处理步骤后的高铬铁素体不锈钢板进行拉伸性能测试，其结果如表5所示。
表5
Figure 119669DEST_PATH_IMAGE005
从以上结果可以看出，采用本发明所述方法获得的钢板力学性能较好，晶粒尺寸均未明显粗化，且有效解决了高铬铁素体不锈钢板因脆性相析出引起材料塑韧性不达标的问题。

Claims (3)

1.一种处理脆化后的高铬铁素体不锈钢板的方法，其中，制备高铬铁素体不锈钢板时，熔炼原料的各元素重量百分比为：24.0%≤Cr≤32.5%，0.05%≤Mo≤6.0%，0.05%≤Ni≤5.0%，C≤0.060%，N≤0.008%，0.05%≤Nb≤2.5%，0.01%≤Ti≤0.05%，Al≤4.0 %， O≤0.004%，其余为Fe和不可避免的杂质，其特征在于，通过采用热处理的方法来处理脆化后的高铬铁素体不锈钢板，热处理步骤如下：
1）高铬铁素体不锈钢板加热
将脆化后的高铬铁素体不锈钢板置于加热炉中加热至980℃-1150℃，加热速率为20℃/min-200℃/min；
2）加热后保温
保温时间为5min-240min；
3）保温后冷却
脆化后的高铬铁素体不锈钢板保温完成后迅速将钢板从加热炉中取出，然后将钢板冷却至室温，其中将钢板从加热炉中取出的时间≤20min，冷却速率为50℃/min-200℃/min。
2.根据权利要求1所述的一种处理脆化后的高铬铁素体不锈钢板的方法，其特征在于，步骤3）中的冷却形式为水淬或喷水或喷气或冰水冷却。
3.根据权利要求2所述的一种处理脆化后的高铬铁素体不锈钢板的方法，其特征在于，热处理前的脆化后的高铬铁素体不锈钢板的厚度为0.5-300mm。
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