[发明专利]一种提高304型亚稳奥氏体不锈钢屈服强度的方法

说明书

本发明公开一种提高304型亚稳奥氏体不锈钢屈服强度的方法。首先，利用中低温保温处理增加不锈钢中原子的活动能力；接着在上述温度下进行轧制变形处理，以预定的压下量向退火态的奥氏体不锈钢组织内引入可控含量的层错、位错、变形带等形变缺陷；随后利用中温等温处理消除不锈钢中的残余应力；最后利用液氮环境对不锈钢进行深冷处理，向304型亚稳奥氏体不锈钢组织内引入强化相马氏体。本发明通过调控马氏体的引入量，实现304型亚稳奥氏体不锈钢屈服强度的提升。

技术领域

本发明属于304型亚稳奥氏体不锈钢生产技术领域，特别涉及一种304型亚稳奥氏体不锈钢屈服强度提升的方法。

背景技术

304型亚稳奥氏体不锈钢具有屈强比低、易加工、耐腐蚀、抗氧化等性能特点，被广泛应用于餐具、轨道交通、石油化工、航空航天等民用和国防领域。在工业生产中，304型亚稳奥氏体不锈钢常以退火态粗晶组织供货，导致其屈服强度较低，如20-80μm晶粒尺寸的304型亚稳奥氏体不锈钢屈服强度仅为100-300MPa。随着国民经济的发展，构件设计对结构轻量化及服役安全性提出了更高要求。304型亚稳奥氏体不锈钢低的屈服强度已不能满足其在承载、防撞、耐压等高强构件中的使用要求，这严重制约了304型亚稳奥氏体不锈钢的发展。因此，在保证成型性和安全性的同时，提高304型亚稳奥氏体不锈钢的屈服强度是其发展需要解决的难题。

马氏体相变强化是提高材料屈服强度的有效手段。然而，304型亚稳奥氏体不锈钢具有很高的热稳定性，室温组织为稳定的奥氏体，即使淬火到液氮温度组织中也很难形成马氏体强化相。所以，如何向304型亚稳奥氏体不锈钢中引入强化相马氏体是利用马氏体相变强化提高其屈服强度的一个难题。

对于上述难题，本发明发明人的在先研究工作中已提出可采用室温预变形的工艺手段向奥氏体组织内引入滑移带缺陷，利用滑移带作为马氏体相变的形核质点，激发变温马氏体相变，成功地向奥氏体不锈钢中引入了马氏体。但是，实际结果显示，奥氏体不锈钢经过上述工艺处理，组织中最多只能引入体积分数为10%左右的马氏体。马氏体的引入量与滑移带的引入量并未呈现线性关系。此事实揭示上述工艺不足以向奥氏体不锈钢中引入更多含量的马氏体，这制约了奥氏体不锈钢屈服强度的进一步提高。因此，如何向304型亚稳奥氏体不锈钢中引入更多含量（10%甚至15%以上）的马氏体成为利用相变强化提高该钢种屈服强度面临的难题。

发明内容

本发明针对现有304型亚稳奥氏体不锈钢中马氏体引入工艺（室温预变形+深冷处理）存在的不足：形核质点类型单一、组织中存在残余应力，提出通过在预变形之前增加中低温等温处理增加奥氏体不锈钢的塑性变形能力，及在预变形之后增加中温等温处理消除组织中内应力的方法改善马氏体板条的长大条件。此外，为了增加形核质点的种类，设计了不同温度的预变形工艺，以引入更多类型马氏体相变形核质点（位错、层错、滑移带等），改善马氏体板条的形核条件。最后，为了进一步增加马氏体的引入量，在深冷处理阶段设计了长时间的等温处理，利用形变引入形核质点的变温马氏体相变和等温马氏体相变的共同作用，提高奥氏体不锈钢中的最终马氏体含量，使其获得奥氏体+马氏体的双相组织，进而利用马氏体的相变强化改善304型亚稳奥氏体不锈钢的屈服强度。

为了达到上述目的，本发明是通过如下手段得以实现的：

本发明第一方面提供了一种提高304型亚稳奥氏体不锈钢屈服强度的方法，包括如下步骤：

（1）将厚度为d（mm）的退火态304型亚稳奥氏体不锈钢板加热至80-200℃，并进行保温处理；

（2）将厚度为d（mm）的退火态304型亚稳奥氏体不锈钢板进行轧制变形处理，变形量为6-10%；

（3）对轧制变形后的304型亚稳奥氏体不锈钢进行300-400℃等温处理，之后冷却至室温；

（4）将冷却至室温的304型亚稳奥氏体直接投放到液氮环境中进行深冷处理，随后将其升温至室温。