專利名稱：：一種高氮奧氏體不銹鋼的熱加工工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及熱加工工藝領(lǐng)域，具體為一種獲得高強度、高塑性和單一奧氏體組織高氮奧氏體不銹鋼的熱加工工藝，特別提供含氮量為0.45wt^以上的高氮奧氏體不銹鋼的熱加工工藝。
背景技術(shù)：
：高氮奧氏體不銹鋼優(yōu)異的力學性能、組織穩(wěn)定性和耐腐蝕性能使其成為一種應用前景非常廣闊的新型鋼鐵材料。目前，發(fā)電機轉(zhuǎn)子護環(huán)用高氮奧氏體不銹鋼已在發(fā)達國家得到廣泛應用。通常，成分和組織決定金屬材料的最終性能，在成分一定的情況下，組織控制就顯得異常重要。同種成分的材料，通過工藝手段獲取不同的組織，最終材料的性能可以在很大的范圍內(nèi)變化。而熱變形是產(chǎn)品成型、組織控制、缺陷控制、性能調(diào)整的重要環(huán)節(jié)。熱變形環(huán)節(jié)控制不當會導致材料在鍛造、軋制等熱變形過程中開裂，或出現(xiàn)晶粒粗大、碳氮化物析出等對材料性能不利的問題。高氮奧氏體不銹鋼中固溶了大量的氮原子，氮原子阻止材料熱變形過程中的動態(tài)再結(jié)晶，因此熱變形抗力很高，通常的熱變形設(shè)備難以滿足要求。在高氮奧氏體不銹鋼熱變形過程中的另一個問題是材料開裂。由于高氮奧氏體不銹鋼在800100(TC高溫下易于形成氮化物、金屬間化合物等損害材料高溫熱塑性的析出相，而熱變形又會促進析出相的形成。因此，在熱加工過程中如何避免析出相進而避免變形開裂是熱變形工藝必須考慮的問題，也是決定高氮奧氏體不銹鋼能否在工業(yè)上廣泛應用的重要因素。避免高氮奧氏體不銹鋼在熱變形過程中出現(xiàn)析出相的關(guān)鍵在于控制變形的開始溫度、變形量、結(jié)束溫度以及隨后的冷卻速度。開始溫度過高會形成s鐵素體組織，結(jié)束溫度過低會析出碳氮化物以及金屬間化合物等，冷卻速度過慢也會導致氮化物的析出。因此，通常在熱加工以后要進行不同程度的固溶處理，從而消除在熱加工過程中產(chǎn)生的氮化物或者鐵素體。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種獲得高強度、高塑性和單一奧氏體組織高氮奧氏體不銹鋼的熱加工工藝，解決在熱加工過程中形成析出相進而變形開裂等問題，采用本發(fā)明設(shè)計的熱加工工藝，可以獲得組織為單一奧氏體結(jié)構(gòu)，且具有高強度、高塑性的高氮奧氏體不銹鋼。本發(fā)明的技術(shù)方案是—種高氮奧氏體不銹鋼的熱加工工藝，具體步驟如下將高氮奧氏體不銹鋼加熱至1200±l(TC，保溫1030分鐘后，根據(jù)產(chǎn)品最終要求尺寸設(shè)計，經(jīng)多道次軋制，控制終軋溫度在1050±20°C，然后水冷，從而獲得組織為單一奧氏體結(jié)構(gòu)，且具有高強度、高塑性的高氮奧氏體不銹鋼。軋制時，每道次壓下量為20%_30%，經(jīng)4道次軋制后，使材料的累計變形量超過70%，最終保證終軋溫度在1050士2(TC，使材料再結(jié)晶充分，并使晶粒得到細化。本發(fā)明適用于含氮量為0.45wt^以上的Fe-Cr-Mn-Mo系高氮奧氏體不銹鋼。本發(fā)明的有益效果如下1、本發(fā)明通過合理的熱變形工藝，通過加熱溫度、軋制溫度、軋制道次、終軋溫度以及冷卻速度等工藝參數(shù)的調(diào)整，可以不經(jīng)后續(xù)熱處理直接軋制出具有較高屈服強度、抗拉強度和加工硬化率，同時保持高塑性的高氮奧氏體不銹鋼，在保證高氮奧氏體不銹鋼屈服強度、抗拉強度規(guī)范要求的情況下，延伸率可以提高20-30%。從而，為企業(yè)節(jié)約生產(chǎn)成本以及提高生產(chǎn)效率。2、本發(fā)明可以用于含氮量為0.452.0%的高氮奧氏體不誘鋼的熱加工成型等工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，該發(fā)明可以為工廠縮短材料加工成型時間，僅通過熱加工即可獲得任意尺寸且性能優(yōu)異的高氮奧氏體不銹鋼。同時，該發(fā)明適合于用來消除晶界上析出的粗大氮化物或者鐵素體組織，也可以用來改善自由鍛件的組織均勻性、鑄件均勻化處理后的粗大組織以及各種過熱組織等。圖1材料在不同熱加工條件下的顯微組織；其中，(a)1#，(b)2#，(c)3#，(d)4#。圖2材料在不同熱加工條件下的力學性能；其中，(a)l#，(b)2#，(c)3#，(d)4#。具體實施方式實施例l利用本發(fā)明對含氮量為0.52%的高氮奧氏體不銹鋼進行了實驗研究，材料的化學成分(wt%)如下C:0.04，Cr:18.57，Mn:15.56，Mo:2.46，N:0.52，F(xiàn)e余量。采用氮氣保護感應熔煉和氮氣保護電渣重熔冶煉高氮奧氏體不銹鋼實驗材料，鑄錠經(jīng)開坯鍛造成數(shù)塊200X70X40(長X寬X厚)mm鍛坯材料，再經(jīng)120(TC均質(zhì)化處理后鍛造成實驗用料。將鍛坯加熱至120(TC保溫30分鐘后，通過改變終軋溫度和冷卻方式將鍛坯熱軋至12mm厚板料，鍛坯的軋制工藝見表1。表1實驗材料的熱加工工藝參數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>4種工藝最終的金相組織如圖1所示。對比圖1中不同軋制工藝參數(shù)得到的不同顯微組織可以看出，終軋溫度、冷卻方式對材料室溫組織有著顯著影響。1#鋼中存在微量帶狀組織，奧氏體晶粒再結(jié)晶較充分；而3#鋼為不完全再結(jié)晶奧氏體組織，奧氏體晶粒形狀很不規(guī)則；4#鋼中存在明顯的帶狀組織，這三種材料的組織不均勻性以及產(chǎn)生的第二相均需通過再次固溶處理才能完全消除；而通過2#工藝軋制出的材料由于終軋溫度高，再結(jié)晶進行很快，晶粒為奧氏體等軸晶；同時，由于軋后的快速冷卻阻止了再結(jié)晶的繼續(xù)進行，具有較高的孿晶密度。因此，通過本發(fā)明所闡述的熱加工工藝，可以獲得組織為單一奧氏體結(jié)構(gòu)的高氮奧氏體不銹鋼，如圖l(b)所示。4種工藝所獲得材料的最終力學性能如圖2所示。由圖2可知，采用本發(fā)明提出的2#熱加工工藝后，材料的強度在保持較高水平的前提下，其塑性得到了明顯地提高。實施例結(jié)果表明，針對含氮量為0.45wt^以上的高氮奧氏體不銹鋼，通過本發(fā)明可以不經(jīng)后續(xù)熱處理直接軋制出高屈服強度、抗拉強度，同時保持高塑性且具有單一奧氏體組織的高氮奧氏體不銹鋼，最終為企業(yè)節(jié)約生產(chǎn)成本以及提高材料的生產(chǎn)效率。權(quán)利要求一種高氮奧氏體不銹鋼的熱加工工藝，其特征在于將高氮奧氏體不銹鋼加熱至1200±10℃，保溫10～30分鐘后，根據(jù)產(chǎn)品最終要求尺寸設(shè)計，經(jīng)多道次軋制，控制終軋溫度在1050±20℃，然后水冷，從而獲得組織為單一奧氏體結(jié)構(gòu)，且具有高強度、高塑性的高氮奧氏體不銹鋼。2.按照權(quán)利要求l所述的高氮奧氏體不銹鋼的熱加工工藝，其特征在于軋制時，每道次壓下量為20%_30%，經(jīng)4道次軋制后，使材料的累計變形量超過70%，從而在保證終軋溫度的同時，使材料再結(jié)晶充分，并使晶粒得到細化。全文摘要本發(fā)明涉及熱加工工藝領(lǐng)域，具體為一種獲得高強度、高塑性和單一奧氏體組織高氮奧氏體不銹鋼的熱加工工藝，特別提供含氮量為0.45wt％以上的高氮奧氏體不銹鋼的熱加工工藝。將高氮奧氏體不銹鋼加熱至1200±10℃，保溫10～30分鐘后，經(jīng)多道次軋制并控制道次壓下量，控制終軋溫度在1050±20℃，然后快速冷卻，從而獲得組織為單一奧氏體結(jié)構(gòu)，且具有高強度、高塑性的高氮奧氏體不銹鋼。本發(fā)明通過合理的熱變形工藝，可以不經(jīng)后續(xù)熱處理直接軋制出具有高屈服強度、高抗拉強度，同時保持高塑性的高氮奧氏體不銹鋼。同時，該工藝也可用于不同含氮量高氮奧氏體不銹鋼的熱加工成型等工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，解決在熱加工過程中形成析出相進而變形開裂等問題。文檔編號B21B37/74GK101748252SQ20081022951公開日2010年6月23日申請日期2008年12月10日優(yōu)先權(quán)日2008年12月10日發(fā)明者嚴偉,單以銀,楊柯,王威,王松濤申請人:中國科學院金屬研究所