[发明专利]一种研究奥氏体不锈钢中马氏体转变机制的试验方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型测试低温环境下形变强化奥氏体不锈钢中马氏体转变机制的试验方法，更具体地说是一种采用蠕变试验方法研究低温环境下形变强化奥氏体不锈钢中马氏体转变机制的方法。

背景技术

不锈钢具有良好的耐腐蚀性能、优良的塑形、韧性、焊接性和冷加工性能，广泛应用于石油、化工、核电等工业领域中的压力容器设备(包括固定式和移动式压力容器、热交换器等)。但如304不锈钢也存在强度不高、抗应力腐蚀性能差，晶间腐蚀敏感较大，以及在冷加工过程中存在马氏体相变等缺点，限制了其应用。在压力容器设计和制造过程中，由于固溶退火的304不锈钢屈服强度非常低，基本上在220MPa左右，导致压力容器的设计壁厚很厚，极大地增加了材料成本，在资源逐渐枯竭，材料价格飞速上涨的形势下，固溶退火态304不锈钢压力容器制造成本已超出许多行业的承受能力。因此，开发新技术和改进原有技术，在现有生产技术上寻求新的工艺处理方法来提高其屈服强度，就可通过降低产品厚度来降低生产成本，从而大大加快压力容器行业发展，带动化工行业飞跃。

传统的提高奥氏体不锈钢强度的方法包括固溶强化和沉淀硬化等，但上述方法在提高材料强度的同时也将使基本钢种发生改变。细晶强化也是提高奥氏体不锈钢强度的一种手段，但目前对该方法的研究还不完善。目前比较合适的方法是采用应变强化技术。不锈钢形变强化包括室温形变强化和低温形变强化，其机理、方法、工艺都有相当的差别。在压力容器设计制造中必须考虑这些因素。

不锈钢压力容器的形变强化一般是将退火的材料经过焊接先制造成压力容器，再经过水压或低温液体加压使得不锈钢容器在高的应力作用下发生形变或产生形变马氏体从而提高容器材料的许用应力。常温下的容器通过水压办法使得容器产生3-5％左右的塑性变形，这个过程中产生的马氏体非常少，强化的机理可认为是塑性变形强化，而在低温下或形变程度比较大的情况，就必须考虑马氏体转变的影响。这时就必须考虑马氏体在应力及低温下的转变机制，根据压力容器许用应力设计的要求，采用不同的液压水平获得需要的马氏体含量，从而达到强化不锈钢容器的目的，如果采用应力不合理，导致马氏体发生爆发型转变，将会导致压力容器的报废，给企业造成严重经济损失，或给用户带来很大的安全风险。由于研究液氮温度下形变强化压力容器用奥氏体不锈钢在制造过程涉及到上述情况，因此必须研究液氮温度下形变强化304不锈钢中马氏体转变特性，为强化奥氏体不锈钢压力容器的制造提供技术支持。所以发明一种研究低温环境下形变强化奥氏体不锈钢中马氏体转变机制的试验方法很有必要。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种采用蠕变试验方法，研究低温环境下形变强化奥氏体不锈钢中马氏体的转变机制。本方法可以发现在低温环境和应力同时作用下的马氏体转变机制，获得马氏体转变速率，为低温环境下形变强化奥氏体不锈钢压力容器的制造提供理论基础。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种研究奥氏体不锈钢中马氏体转变机制的试验方法，其特征在于，所述的的试验方法包括低温环境下的应力松弛试验和蠕变变形试验，试验在电液伺服万能实验机上进行，

所述低温环境下的应力松弛试验包括如下步骤：

I.试样3装在低温槽5中，倒入液氮，热电偶2测量低温槽5中的液氮的温度；

II.根据试样3的横截面尺寸，取试验应力为(20％～90％)σ_s(试验温度下材料的屈服强度)，按照公式“载荷＝应力×试样横截面积”，分别计算试验应力所对应的载荷，通过试验机1的微调，将试样3加载至所需的载荷，保持活塞4位置不变；

III.观察载荷(或应力)随时间的变化，并记录载荷-时间曲线；

所述低温环境下的蠕变变形试验包括如下步骤：

I.试样试样3装在低温槽5中，倒入液氮，热电偶2测量低温槽5中的液氮的温度；

II.根据试样3的横截面尺寸，取试验应力为(70％～90％)σ_s(试验温度下材料的屈服强度)，按照公式“载荷＝应力×试样横截面积”，分别计算试验应力所需的载荷，通过试验机1的微调，将试样3加载至所需的载荷，保持载荷不变；

III.观察变形随时间的变化，并记录试样变形-时间曲线；

其中：

所述的低温环境为-196～-80℃，所述试样3为奥氏体不锈钢试样。

所述的试验方法中试样3优选直径为Φ6mm的标准拉伸试样。

有益效果