[发明专利]Cr-Ni型不锈钢的耐腐蚀性优化处理工艺及耐腐蚀板材

说明书

技术领域

Cr-Ni型不锈钢的耐腐蚀性优化处理工艺及耐腐蚀板材，属于冶金技术领域，主要应用于核电和石油化工等奥氏体不锈钢构件的耐腐蚀性能优化领域。

背景技术

奥氏体是γ铁内固溶有碳和(或)其他元素的、晶体结构为面心立方的固溶体。不锈钢在腐蚀介质作用下，在晶粒之间产生的一种腐蚀现象称为晶间腐蚀。产生晶间腐蚀的不锈钢，当受到应力作用时，即会沿晶界断裂、强度几乎完全消失，这是不锈钢的一种最危险的破坏形式。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的敏化(碳化物在晶界沉淀)。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影响。研究表明在晶界特征分布(Grain boundary character distribution，GBCD)中增加具有特殊性能的晶界比例，会使合金的整体性能得到改善，尤其是抗晶界失效性能(包括抗晶界腐蚀性能)得到改善。低∑-重位点阵晶界(Coincidence site lattice，CSL)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)有强烈的抑制作用，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(变形、铸造、再结晶和热处理)密切相关。

现有的有关奥氏体不锈钢的晶界优化方法大都是采用小形变后在相对低温下进行长时间退火处理。该工艺虽然可以获得高比例的∑3ⁿ(n＝0，1，2，3)晶界和较大尺寸的∑3ⁿ晶粒团簇但却具有退火周期过长，生产成本高，且相对低温退火可能造成的碳化物析出等缺陷。另外目前的晶界优化方法都是针对固溶处理后的合金，而没有考虑到实际合金所可能存在的初始组织状态，如晶粒尺寸大小，碳化物分布等。

发明人曾于2008年11月发表博士论文《基于退火孪晶的304不锈钢晶界特征分布优化及其机理研究》，该文中提供了两种优化方法，第一种为单次冷轧退火优化：对变形量6％的冷轧样品进行了900℃下96h长时间退火处理；第二种是循环冷轧退火工艺，其中采用第一步为900℃/1h，水冷；第二步为1050℃/5min，水冷的两步退火工艺对不锈钢样品进行优化处理。对于第一种优化工艺由于退火周期过长，且晶粒组织粗大，不利于优化方法的工业性生产。而第二种优化工艺，虽然经6％冷轧的合金样品在后续的退火过程中都或多或少地在原有基础上提高了特殊晶界的比例，但其晶界特征分布优化效果并不稳定，如6％形变合金样品经900℃长时间(48h和72h)退火，其晶界特征分布优化效果不明显。另外前期实验所发现的当合金初始状态发生改变时，其GBCD优化效果也大打折扣。对上述问题探讨后，发明人认为主要原因在于实验中采用6％变形量偏高，对后续退火过程中晶界的迁移造成了不利影响，同时，对第二步退火时间的选择，考虑到实际应用中由于初始合金中的碳化物或第一步退火可能引入的碳化物析出等问题，退火时间可在不致晶粒组织粗化的前提下予以延长。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种适用性广，优化效果稳定，显微组织中特殊晶界比例高，能显著提升晶间腐蚀抗力的Cr-Ni型不锈钢的耐腐蚀性优化处理工艺及抗腐蚀性效果好的Cr-Ni型耐腐蚀不锈钢板材。

本发明为解决其技术问题所采取的技术方案是：Cr-Ni型不锈钢的耐腐蚀性优化处理工艺，包括冷轧和退火，其特征在于包括以下优化处理步骤：

1)在室温下，对Cr-Ni型不锈钢板料进行变形量为3～5％的单道次小变形冷轧；

2)在900～925℃下保温70～90min或1000℃～1020℃下保温5～15min，水冷到室温；

3)在1040℃～1060℃下保温10～15min，水冷到室温；

4)重复步骤3)2～3次。

所述步骤2)优选在900℃下保温70～90min，水冷至室温。

所述步骤2)更优选在900℃下保温70～80min，水冷至室温。

所述步骤3)优选在1050℃下保温10～15min，水冷至室温。

所述步骤2)～4)中升温速度为20～30℃/min。

一种通过所述的Cr-Ni型不锈钢的耐腐蚀性优化处理工艺进行优化处理的Cr-Ni型耐腐蚀不锈钢板材，其特征在于：所述不锈钢板材中的特殊晶界比例为75％～90％，且一般大角度晶界在{111}晶面上具有择优分布特性。