[发明专利]一种耐晶间腐蚀的高铬超级铁素体不锈钢板材的退火方法

说明书

一种耐晶间腐蚀的高铬超级铁素体不锈钢板材的退火方法，属于热处理技术领域，解决高铬超级铁素体不锈钢板材在现有的退火工艺下晶间腐蚀敏感性较高的技术问题，本发明采用再结晶退火工艺+均匀化处理的双联退火工艺，在保证高铬超级铁素体不锈钢的力学性能的同时，提高了高铬超级铁素体不锈钢的耐晶间腐蚀性能。本发明包括以下步骤：首先，将高铬超级铁素体不锈钢冷轧态板材进行再结晶退火，冷却至均匀化处理温度；然后，将充分再结晶的高铬超级铁素体不锈钢板材在均匀化处理温度短时间保温，快冷至室温。

技术领域

本发明属于热处理技术领域，具体涉及一种耐晶间腐蚀的高铬超级铁素体不锈钢板材的退火方法。

背景技术

高铬超级铁素体不锈钢具有优异的耐腐蚀性能及综合力学性能，能够在海水环境中以及高含量Cl^—的化工行业中长期服役。超级铁素体不锈钢在许多行业中已逐步替代钛、铜、超级奥氏体不锈钢以及超级双相不锈钢，节约了大量的镍、铜、钛等贵金属资源。

铁素体不锈钢为体心立方晶格，是碳溶于α-Fe中的间隙固溶体，其溶碳能力比奥氏体不锈钢小的多，铁素体不锈钢最大溶碳量仅为0.0218%，远小于奥氏体的最大溶碳量2.11%，具有与奥氏体不锈钢不同的敏化过程动力学，不需要像奥氏体不锈钢那样进行敏化处理，铁素体不锈钢在退火后快冷过程中便会沿晶界析出富铬的碳、氮化物，造成晶界贫铬区，这与碳、氮在铁素体不锈钢中的溶解度极低以及碳、氮与铬原子在铁素体中的扩散速度远高于其在奥氏体中的扩散速度相关，这也致使铁素体不锈钢更容易遭受敏化，具有更高的晶间腐蚀敏感性。通常情况高铬超级铁素体不锈钢都会添加稳定化元素铌、钛，用来与碳、氮生成铌钛的碳氮化物，以达到固定碳、氮的作用，然而在经过高温（＞950℃）热处理后，碳、氮化物多半溶解于基体中，将本已固定的碳、氮释放，即使在水淬的情况下，也无法抑制晶界上偏聚的碳、氮与紧邻的铬以碳化铬、氮化铬的形态在晶界析出，从而使晶界附近产生贫铬区，易在腐蚀环境中发生晶间腐蚀现象。

发明内容

为了克服现有技术中存在的不足，解决高铬超级铁素体不锈钢板材在现有的退火工艺（只采用再结晶退火工艺）下晶间腐蚀敏感性较高的技术问题，本发明提供一种耐晶间腐蚀的高铬超级铁素体不锈钢板材的退火方法。本发明采用再结晶退火工艺+均匀化处理的双联退火工艺在保证高铬超级铁素体不锈钢的力学性能的同时，提高高铬超级铁素体不锈钢耐晶间腐蚀的性能。

本发明的设计构思为：高铬超级铁素体不锈钢冷轧态板材现有退火工艺只经过再结晶退火，快冷至室温，晶粒再结晶的同时发生高温敏化，由稳定化元素（Nb、Ti）形成的碳、氮化物多半溶解于基体中，将本已固定的碳、氮释放，在冷却过程中由于铬元素含量多、扩散速度快，形成富铬的碳、氮化物沿晶界析出，形成晶界贫铬区，即使在水淬等急冷条件下也无法避免，从而引起耐晶间腐蚀性能下降。

本发明首先通过控制再结晶温度以保证晶粒充分再结晶，并控制晶粒尺寸，满足后续加工性能；其次根据铁素体不锈钢中铬原子扩散快得特点，选择合理的均匀化处理制度：温度750～830℃，保温时间1.5~2.5min/mm，在此温度范围，铬原子的扩散能力足以使其向晶界扩散以弥补贫铬区的铬含量，使贫铬区的贫铬程度减轻甚至消失，同时此温度范围恰好是含稳定化元素（Nb、Ti）的稳定化处理温度，Ti（C、N）、Nb（C、N）的形成，夺取了富铬碳、氮化物中的C和N，使有害的富铬碳和氮化物的形成量减少，从而改善钢的耐晶间腐蚀性能。

与现有技术相比，本发明通过以下技术方案予以实现。

一种耐晶间腐蚀的高铬超级铁素体不锈钢板材的退火方法，包括以下步骤：