一种提高奥氏体不锈钢性能的方法技术

本发明专利技术公开了一种提高奥氏体不锈钢性能的方法，其包括有重熔处理工序和热处理工序；优点在于：本发明专利技术是利用激光加工技术结合热处理来控制奥氏体不锈钢的晶界特征分布，在奥氏体不锈钢表面制备耐蚀表层，从而来提高奥氏体不锈钢的耐晶间腐蚀能力。此方法使奥氏体不锈钢表层的耐腐蚀性能得到了显著的提高，同时使热处理时间大幅缩短，极大地降低了能耗，便于推广应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，尤其是涉及一种可以控制奥氏体晶界特征分布，提高奥氏体不锈钢耐晶间腐蚀性能，对奥氏体不锈钢构件进行原位修复的。
技术介绍
造成奥氏体不锈钢耐晶间腐蚀性能低下的一个主要因素是奥氏体不锈钢极易敏化。而敏化将导致材料晶间腐蚀和晶间应力腐蚀的出现，最终导致构件的失效。晶界作为多晶材料的一个重要的结构特征对材料的性能有重要的影响。研究发现许多现象(晶界扩散、析出、腐蚀)与晶界的结构密切相关。低能CSL晶界(特别是<3)显现了对滑移、断裂、腐蚀和应力腐蚀裂纹、敏化和溶质偏析(平衡和非平衡)强烈的抑制作用，有的甚至是完全免疫的。低能CSL晶界在多晶材料中普遍存在，它的出现频率与材料的制备过程(例如铸造、变形、再结晶和热处理)密切相关。而自由晶界">29)由于具有高的能量和高的移动性，常成为裂纹生长的核心和裂纹扩展的通道，从而导致晶间腐蚀裂纹和晶间应力腐蚀裂纹的出现。日本东北大学材料系渡边忠雄教授在1984年提出了 "晶界设计和控制"的概念。通过对晶界类型的设计和分布的控制，来对材料的性能，例如强度、韧性及耐腐蚀性能，进行优化和提高。随后加拿大材料科学家将此概念演绎为"晶界工程"。所谓的晶界工程(Grain BoundaryEngineering)就是通过一定的热机械加工方法，来控制材料的晶界分布特征，特别是提高特殊晶界的比率，并使连续的自由晶界弥散化，从而达到控制和优化材料性能的目的。现今几乎所有研究者采用的都是预应变一热处理或预应变一再结晶的热机械加工方法，而应力都是通过冷轧的方式引入。 一方面该方法只适用于平板件，而对于不规则形状件以及零部件的修复并不适用。另外，该方法常需要在较高的温度下长时间地进行热处理(大于72小时)，极大地增加了能耗。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种成本低，利用激光表面熔凝技术结合高温热处理来调控奥氏体不锈钢的晶界特征分布，使奥氏体不锈钢表层的耐腐蚀性能得以改善，对奧氏体不锈钢构件进行原位修复，同时使热处理时间大幅縮短的。本专利技术的目的由如下技术方案实施 一种提高奥氏体不锈钢性能的新方法，其包括有如下步骤(1)重熔处理工序和(2)热处理工序；其中(1) 重熔处理工序在惰性气体保护下，利用激光器对已清洗的奥氏体不锈钢进行表面重熔处理；(2) 热处理工序将激光束表面重熔的所述奥氏体不锈钢的热处理温度为920-96(TC，热处理时间为20-40小时，取出水淬，即得。本专利技术的优点在于本专利技术是利用激光加工技术结合热处理来控制奥氏体不锈钢的晶界特征分布，在奥氏体不锈钢表面制备耐蚀表层，从而来提高奥氏体不锈钢的耐晶间腐蚀能力此方法使奥氏体不锈钢表层的耐腐蚀性能得到了显著的提高，同时使热处理时间大幅縮短，极大地降低了能耗，便于推广应用。具体实施方案实施例l: 一种提高奥氏体不锈钢性能的新方法,其包括有如下步骤(l)重熔处理工序；和(2)热处理工序；其中(1) 重熔处理工序(a)将lOmm厚的不锈钢板切割为15X40mm的小块，并用砂纸打磨到600#，随后用丙酮和乙醇超声清洗试样各10min。 (b)将处理好的不锈钢板试样置于激光加工工作台，调整激光器输出功率、扫描速度和光斑大小，在氩气保护下对试样进行表面重熔处理。激光熔凝过程工艺参数可以在如下范围激光束扫描速度5-50 mm/s，输出功率700-1500 W，光斑直径3腿一4面，保护气体氩气流量15 L/min，搭接率30 %—40%。激光熔凝过程工艺参数只需保证将不锈钢板试样表面重熔即可。(2) 热处理工序将激光束表面重熔的不锈钢板试样在947t进行28小时的热处理，取出水淬，即得。实施例2: —种提高奥氏体不锈钢性能的新方法，其包括有如下步骤(1)重熔处理工序和(2)热处理工序；其中(1) 重熔处理工序(a)将10隱厚的不锈钢板切割为15X40腿的小块，并用砂纸打磨到600#，随后用丙酮和乙醇超声清洗试样各10min。 (b)将处理好的不锈钢板试样置于激光加工工作台，调整激光器输出功率、扫描速度和光斑大小，在氩气保护下对试样进行表面重熔处理。激光熔凝过程工艺参数可以在如下范围激光束扫描速度5-50 mm/s，输出功率700-1500 W，光斑直径3腿一4mm，保护气体氩气流量15 L/min，搭接率30 %—40%。激光熔凝过程工艺参数只需将不锈钢板试样表面重熔即可。(2) 热处理工序；将激光束表面重熔的不锈钢板试样在92(TC进行40小时的热处理，取出水淬，即得。实施例3: —种提高奥氏体不锈钢性能的新方法，其包括有如下步骤(1)重熔处理工序和(2)热处理工序；其中(l)重熔处理工序(a)将10mm厚的不锈钢板切割为15X40mm的小块，并用砂纸打磨到600弁，随后用丙酮和乙醇超声清洗试样各10min。 (b)将处理好的不锈钢板试样置于激光加工工作台，调整激光器输出功率、扫描速度和光斑大小，在氩气保护下对试样进行表面重熔处理。激光熔凝过程工艺参数可以在如下范围激光束扫描速度5-50 mm/s，输出功率700-1500 W，光斑直径3腿一4mm，保护气体氩气流量15 L/min，搭接率30 %—40%。激光熔凝过程工艺参数只需保证将不锈钢板试样表面重熔即可。(2)热处理工序；将激光束表面重熔的不锈钢板试样在96(TC进行20小时的热处理，取出水淬，即得。实施例4:下面通过以上实施例l-3和对比例进一步说明本专利技术的耐腐蚀性和晶界特征分布的优化效果。将实施例l-3所得的高性能的奥氏体不锈钢做腐蚀实验，从而进一步得到再活化电流比率和腐蚀速度。具体实验如下常温下在0. 5 M H2SO4+0. 01M KSCN溶液中对实施例1-3所得材料进行电化学腐蚀实验，再活化电流比率随敏化温度和时间而变化，在65(TC敏化2小时测得的再活化电流比率列于表1。实施例1-3所得禾才料在65(TC敏化2小时后，在沸腾硫酸一硫酸亚铁溶液中经72小时腐蚀后测得的腐蚀速度列于表1。对比例为了比较处理材料与原始材料组织和性能上的差异，取原始材料一块在105(TC固溶处理30分钟，随后在65(TC敏化2小时，然后在常温下在0. 5 M H2S04+0. 01M KSCN溶液中对处理材料进行电化学腐蚀实验，在沸腾硫酸一硫酸亚铁溶液中进行72小时化学腐蚀实验，测试结果列于表l。在以上实施例l-3和对比例中，用特殊晶界百分数(％)来表示材料晶界特征分布的优化效果，值越高说明晶界优化效果越好；用再活化电流比率(％)和腐蚀速度(g.m—2.h—。分别来表示材料的耐腐蚀性，再活化电流比率越低，腐蚀速度值越小，说明材料的耐腐蚀性越好。实施例l-3中可使处理层内特殊晶界(￡《29)的比率达到83%以上。可以发现，在相同的敏化条件下，晶界结构优化试样的耐腐蚀性能较原始材料的耐腐蚀性能得到了大幅提高。表1测试结果热处理温特殊晶界度和时间 比率%原始材料实施例1-3的所得的高性能的奧氏体不锈钢做腐蚀实验1050。C固溶处理30分钟后，在650 。C敏化2小时86.69. 622.9370288.25. 003.3557183.87. 052.6070287.210. 112.3328684.89. 753.0320786.97. 692.2573986.410. 1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高奥氏体不锈钢性能的新方法，其特征在于：其包括有如下步骤：　（１）重熔处理工序；和（２）热处理工序；其中　（１）重熔处理工序：在惰性气体保护下，利用激光器对已清洗的奥氏体不锈钢进行表面重熔处理；　（２）热处理工序：将 激光束表面重熔的所述奥氏体不锈钢的热处理温度为９２０－９６０℃，热处理时间为２０－４０小时，取出水淬即得。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨森，
申请(专利权)人：内蒙古工业大学，
类型：发明
国别省市：15[中国|内蒙]