CN114807551A - 一种奥氏体不锈钢冷变形板材的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种奥氏体不锈钢冷变形板材制备方法，属于合金制造技术领域。该方法包括以下步骤：步骤一，板坯准备，冶炼钢锭并进行锻造变形；步骤二，热轧，采用热轧工艺将板坯制备成热轧板；步骤三，冷轧和退火热处理，对热轧板进行至少3次冷轧，每次冷轧后进行中间退火处理，最后一次退火处理后进行再次冷轧，最终获得所述冷变形板材。本发明通过合理控制变形工艺保证冷热加工效果，优化热处理工艺以合理调控板材的组织和性能。

Description

一种奥氏体不锈钢冷变形板材的制备方法
技术领域
本发明涉及合金制造技术领域，具体涉及一种奥氏体不锈钢冷变形板材的制备方法。
背景技术
为提高奥氏体不锈钢的服役性能，添加合金元素是优化其组织性能的有效途径之一。但合金化一般会影响奥氏体不锈钢的加工性能，致使其加工难度增大，易在变形过程中发生坯料开裂等问题。因此，必须对奥氏体不锈钢的塑性加工，尤其是冷加工变形的变形量和变形道次进行合理设计。此外，为满足不同级别的性能需求，奥氏体不锈钢可选择不同的合金化程度，合金化元素C、Ti、Cr等含量的变化对材料加工变形过程中晶粒尺寸的精确控制带来困难，特别是退火处理过程中处理温度和处理时间的确定。
综上可知，亟须针对奥氏体不锈钢的成分特点对其冷轧板材的制备方法进行优化，以便能够高效地制备出具有均匀组织结构的奥氏体不锈钢冷变形板材。
发明内容
本发明的目的在于提供一种奥氏体不锈钢冷变形板材的制备方法，通过合理控制变形工艺保证冷热加工效果，优化热处理工艺以合理调控板材的组织和性能。
为实现上述技术目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种奥氏体不锈钢冷变形板材制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)板坯准备：冶炼钢锭并进行锻造变形，获得板坯；
(2)热轧：采用热轧工艺将板坯制备成热轧板；
(3)冷轧和退火热处理：：将步骤(2)所得热轧板进行冷轧至少3次，每次冷轧后进行中间退火处理，最后一次退火处理后进行再次冷轧，最终获得所述冷变形板材。使用冷加工能够更好的控制冷变形板材的尺寸精度，通过退火处理温度的选择对冷变形板材晶粒度进行控制。
步骤(1)中：采用真空感应熔炼加真空自耗重熔工艺进行钢锭冶炼。所得钢锭化学成分为(wt.％)：C 0.04-0.08％、Cr 15.5-20.0％、Ni 14.5-16.5％、Si 0.4-2.0％、Mn1.5-3.0％、Ti 0.2-0.5％、Mo 1.3-2.5％、B 0.003-0.004％，余量为Fe。
步骤(1)中，锻造前进行高温固溶处理，固溶温度为1190-1210℃，保温时间为10-12h。
步骤(1)锻造变形中，锻造温度为1160-1180℃，变形方式为墩拔，墩拔次数为2-5次。板坯成型后横截面厚度为40-80mm。
步骤(2)热轧中，始轧温度为1150-1200℃，每道次的单次压下量为10-50％，终轧温度不低于900℃，热轧板材成型后厚度为8-30mm。
步骤(2)热轧完成后进行退火处理，处理温度为1080-1120℃，保温时间为20-40min。
步骤(2)热轧板退火处理使用真空气淬热处理炉，淬火气体为氩气。
步骤(2)热轧板退火处理前进行酸洗和表面打磨处理。
步骤(3)冷轧过程中，每次冷轧中每道次的单次压下量为5-30％，每次冷轧的总变形量为40-60％(两次退火处理间总变形量为40-60％)。
步骤(3)中间退火处理中，退火处理温度为1060-1090℃，保温时间为10-30min。
步骤(3)中的最后一次退火处理时，对于Ti/C为3-6(合金中Ti与C的重量百分含量的比值为3-6)的冷轧板材，退火处理温度为1020-1050℃，保温时间为10-30min；对于Ti/C为5-8(合金中Ti与C的重量百分含量的比值为5-8)的冷轧板材，退火处理温度为1040-1070℃，保温时间为10-30min。
步骤(3)中，冷轧板退火处理使用真空气淬热处理炉，淬火气体为氩气。
步骤(3)中，冷轧板退火处理前进行表面打磨处理。
步骤(3)中，冷轧板进行最后一次退火处理前进行矫直处理。
步骤(3)中，冷轧板完成最后一次退火处理后进行再次冷轧，每道次的单次压下量为3-15％，总变形量为15-30％。
冷变形板材最终加工成形后进行切板、打磨和清洗处理。最终成形的冷变形板材经过清洗后进行X射线探伤或超声波探伤。
步骤(3)最后一次退火处理时通过改变热处理温度控制所述冷变形板材的平均晶粒度为7-9级。
所制备的冷变形冷轧板厚度为0.5-3mm，厚度偏差为±0.03mm。
本发明具有如下有益效果：
本发明针对特定成分的奥氏体不锈钢进行，该制备方法确保这种奥氏体不锈钢板坯在热加工过程中不出现坯料开裂、组织不均等问题，所制备的冷变形板材具有优良的室温和高温力学性能及良好的组织稳定性。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1：
采用真空感应熔炼加真空自耗重熔准备母合金铸锭，母合金铸锭在1200℃保温10h进行高温固溶处理。经固溶处理后的母合金铸锭在1180℃进行锻造变形，锻造过程中对铸锭进行3次镦粗-拔长变形，最终锻打至截面尺寸为110mm×50mm的板坯成形。板坯化学成分为(wt.％)：C 0.061％、Ni 14.98％、Cr 16.87％、Si 0.79％、Mn 1.48％、Ti 0.34％、Mo1.50％、Al 0.035％、N 0.0051％、O 0.0009％、S<0.001％、Fe余量。
在连续热轧机上对板坯进行热轧，轧制温度为1180℃，经过五个道次的轧制，获得厚度为9.5mm的热轧板。五个道次的单次压下量分别为：12.0％、13.6％、31.6％、46.2％、32.1％。热轧板成形后对其进行酸洗和表面打磨，并使用真空气淬热处理炉对其进行1100℃、30min的退火处理。
在四辊直拉式冷轧机上对热轧板进行冷轧，经过五个道次的轧制，获得厚度为4.97mm的冷轧板。五个道次的单次压下量分别为：25.0％、13.4％、7.7％、8.3％、9.1％。冷轧板材经表面打磨后在真空气淬热处理炉内进行1070℃、20min的退火处理。退火处理完成后冷轧板再一次进行冷轧，经过四个道次的轧制，获得厚度为2.49mm的冷轧板。四个道次的单次压下量分别为：28.0％、22.2％、7.1％、3.8％。冷轧板材经表面打磨、矫直处理后在真空气淬热处理炉内进行1025℃、20min的退火处理。第二次退火处理完成后板材进行再次冷轧，经过三个道次的轧制，获得厚度为2.02mm的冷变形冷轧板。三个道次的单次压下量分别为：11.5％、8.7％、4.8％，总变形量为24.4％。最终对冷变形板材进行切板、打磨、清洗和无损探伤。
冷变形板材经最后一道退火处理后平均晶粒度为8.5级。对所得到的冷变形板材进行力学性能测试。表1列出了上述方法制备的厚度为2.02mm板材的力学性能。
表1实施例1中2.02mm厚度新型奥氏体不锈钢冷变形板材的力学性能
温度(℃) 抗拉强度(MPa) 屈服强度(MPa) 延伸率(％)
室温 706 639 33
450 585 526 12
实施例2：
采用真空感应熔炼加真空自耗重熔准备母合金铸锭，母合金铸锭在1200℃保温12h进行高温固溶处理。经固溶处理后的母合金铸锭在1180℃进行锻造变形，锻造过程中对铸锭进行4次镦粗-拔长变形，最终锻打至截面尺寸为100mm×40mm的板坯成形。板坯化学成分为(wt.％)：C 0.060％、Ni 15.03％、Cr 16.88％、Si 0.78％、Mn 1.48％、Ti 0.51％、Mo1.50％、Al 0.035％、N 0.0047％、O 0.0008％、S<0.001％、Fe余量。
在连续热轧机上对板坯进行热轧，轧制温度为1180℃，经过五个道次的轧制，获得厚度为7.5mm的热轧板。五个道次的单次压下量分别为：12.5％、14.3％、33.3％、45.0％、31.8％。热轧板成形后对其进行酸洗和表面打磨，并使用真空气淬热处理炉对其进行1100℃×30min的退火处理。
在四辊直拉式冷轧机上对热轧板进行冷轧，经过五个道次的轧制，获得厚度为3.02mm的冷轧板。五个道次的单次压下量分别为：26.7％、18.2％、11.1％、12.5％、14.3％。冷轧板材经表面打磨后在真空气淬热处理炉内进行1090℃、20min的退火处理。退火处理完成后冷轧板再一次进行冷轧，经过四个道次的轧制，获得厚度为1.31mm的冷轧板。四个道次的单次压下量分别为：30.0％、23.8％、12.5％、7.1％。冷轧板材经表面打磨、矫直处理后在真空气淬热处理炉内进行1045℃、20min的退火处理。第二次退火处理完成后板材进行再次冷轧，经过三个道次的轧制，获得厚度为0.99mm的冷变形冷轧板。三个道次的单次压下量分别为：12.0％、5.9％、3.4％，总变形量为18.9％。最终对冷变形板材进行切板、打磨、清洗和无损探伤。
冷变形板材经最后一道退火处理后平均晶粒度为8.0级。对所得到的冷变形板材进行力学性能测试。表2列出了上述方法制备的厚度为0.99mm板材的力学性能。
表2实施例2中0.99mm厚度新型奥氏体不锈钢冷变形板材的力学性能
Figure BDA0003108050280000051
Figure BDA0003108050280000061
以上实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种奥氏体不锈钢冷变形板材制备方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
(1)板坯准备：冶炼钢锭并进行锻造变形，获得板坯；
(2)热轧：采用热轧工艺将板坯制备成热轧板；
(3)冷轧和退火热处理：将步骤(2)所得热轧板进行冷轧至少3次，每次冷轧后进行中间退火处理，最后一次退火处理后进行再次冷轧，最终获得所述冷变形板材。
2.根据权利要求1所述的奥氏体不锈钢冷变形板材制备方法，其特征在于：步骤(1)中，锻造变形前进行高温固溶处理，固溶温度为1190-1210℃，保温时间为10-12h。
3.根据权利要求1所述的奥氏体不锈钢冷变形板材制备方法，其特征在于：步骤(1)锻造变形中，锻造温度为1160-1180℃，变形方式为墩拔，墩拔次数为2-5次；板坯成型后横截面厚度为40-80mm。
4.根据权利要求1所述的奥氏体不锈钢冷变形板材制备方法，其特征在于：步骤(2)热轧工艺中，始轧温度为1150-1200℃，每道次的单次压下量为10-50％，终轧温度不低于900℃，热轧板材成型后厚度为8-30mm。
5.根据权利要求1所述的奥氏体不锈钢冷变形板材制备方法，其特征在于：步骤(3)冷轧过程中，每次冷轧中每道次的单次压下量为5-30％，每次冷轧总变形量为40-60％；步骤(3)中间退火处理中，退火处理温度为1060-1090℃，保温时间为10-30min。
6.根据权利要求5所述的奥氏体不锈钢冷变形板材制备方法，其特征在于：步骤(3)中的最后一次退火处理时，对于Ti/C为3-6的冷轧板材，退火处理温度为1020-1050℃，保温时间为10-30min；对于Ti/C为5-8的冷轧板材，退火处理温度为1040-1070℃，保温时间为10-30min。
7.根据权利要求1所述的奥氏体不锈钢冷变形板材制备方法，其特征在于：步骤(3)中，冷轧板进行最后一次退火处理前进行矫直处理。
8.根据权利要求1所述的奥氏体不锈钢冷变形板材制备方法，其特征在于：步骤(3)中，冷轧板完成最后一次退火处理后进行再次冷轧，每道次的单次压下量为3-15％，总变形量为15-30％。
9.根据权利要求6所述的奥氏体不锈钢冷变形板材制备方法，其特征在于：步骤(3)最后一次退火处理中，通过改变热处理温度控制所述冷变形板材的平均晶粒度为7-9级。
10.根据权利要求1所述的奥氏体不锈钢冷变形板材制备方法，其特征在于：步骤(3)中，制备的冷变形冷轧板厚度为0.5-3mm，厚度偏差为±0.03mm。
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