[发明专利]一种超塑性高硅奥氏体不锈钢的制备方法

说明书

本发明公开了一种超塑性高硅奥氏体不锈钢的制备方法，属于材料热加工技术领域。该方法首先采用等温热时效方法对高硅奥氏体不锈钢锻造钢锭进行700‑900℃、保温24‑128小时的等温时效处理，并保证等温时效处理后其组织中的析出相体积分数达到15‑30％；然后进行750‑850℃等温超塑性变形。本发明方法可避免在热变形过程中产生热裂纹、断裂缺陷，且组织均匀性高，可有效解决高硅奥氏体不锈钢复杂部件的难于热变形加工等问题。

技术领域

本发明涉及材料热加工技术领域，具体涉及一种超塑性高硅奥氏体不锈钢的制备方法。

背景技术

硫酸是当今世界上生产最广泛的化学物质之一，它在化学、农业、军事和医疗领域具有非凡的现代用途。然而，由于浓度和温度的不同，硫酸将表现出不同的性质。特别是在高温下，高浓度的硫酸的腐蚀性很强，因此硫酸厂的腐蚀是硫酸制造过程中设备泄漏的主要原因。因此，必须特别注意硫酸生产中的关键部件的耐腐蚀问题。

高硅奥氏体不锈钢一般指Si含量＞4％的奥氏体不锈钢，在高温浓硫酸中具有优良的耐腐蚀性能，因此在硫酸工业中有着非常重要的应用，如用来制备硫酸吸收塔内衬用钢板、浓硫酸冷却器、泵、篦板、管道等。而且高硅奥氏体不锈钢中的Si含量越高，耐腐蚀性能越好，可用于更苛刻的服役环境。然而，Si含量越高，高硅奥氏体不锈钢的热加工性能越差。这是因为Si＞5.0wt.％时，合金在凝固析出时就有大量的析出相析出，即使通过高温固溶处理也不能完全消除。尤其是一些具有复杂结构的零部件，靠常规的热加工成型方法基本不能制备，严重影响了高硅奥氏体不锈钢在硫酸工业中的应用，也不利于关键硫酸生产设备防腐蚀性能的提升。

因此，研发一种适用于高硅奥氏体不锈钢的新工艺，以解决复杂部件的不能热加工成型的问题，并消除热加工过程出现的热裂纹、成品率低等缺陷，是高硅奥氏体不锈钢在硫酸工业设备上大规模应用急需解决的关键。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超塑性高硅奥氏体不锈钢的制备方法，解决了高硅奥氏体不锈钢复杂结构部件的热加工成型、易开裂、成品率低等问题，制备出的高硅奥氏体不锈钢组织均匀、致密性好、无微裂纹。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种超塑性高硅奥氏体不锈钢的制备方法，首先使用等温热时效方法对高硅奥氏体不锈钢锻造钢锭进行等温时效处理，并保证等温时效处理后其组织中的析出相体积分数达到15-30％；然后进行等温超塑性变形。

所述高硅奥氏体不锈钢按重量百分比计的化学成分如下：

C：0.015-0.050％；Cr：14.00-20.00％；Ni：15.00-22.00％；Si：5.50-6.50％；Mn：0.50-2.00％；S＜0.010％；P＜0.025％；Mo：0.50-2.00％；Cu：0.50-1.50％；Al＜0.10％；N＜0.02％；Fe余量。

所述等温时效方法为：锻造钢锭在加热炉中以100-150℃/h的升温速度升温至700-900℃，等温保温24-128小时。锻造钢锭经过等温时效处理后，钢锭组织中的析出相的种类为chi、sigma和Cr₃Ni₅Si₂相，并在基体组织中弥散细小析出。经过等温时效处理的锻造钢锭如不能立即进行等温超塑性变形，则需要水冷保存其组织。

所述等温超塑性变形为：钢锭在750-850℃进行恒温拉伸，应变速率为0.1-1mm/min；变形完成后，采用风冷或水冷方式保存组织。

采用等温时效处理后的钢锭进行恒温拉伸处理时，断裂伸长率大于100％。

本发明的优点如下：