[发明专利]生产高强度的奥氏体钢棒材的方法和由该方法生产的棒材

说明书

技术领域

本发明涉及生产具有至少150mm²的截面面积和高于1200MPa的拉伸强度的奥氏体钢(austenitic steel)的棒材(rod)的方法，以及具有这些性质的棒材。

背景技术

通常已知的生产抗腐蚀的、具有高于150mm²的截面面积(即具有14mm的直径)的粗钢棒材的方法，其是基于对钢的化学组成的昂贵改性随后塑性处理如例如锻造，这些方法不允许在这些棒材中获得高于1000MPa的拉伸强度UTS(极限抗拉强度)和高于900MPa的屈服应力YS。还已知存在具有>1000MPa的高强度UTS的线材，但是它们是通过多程拉制(multiple-pass drawing)生产的，然而一般认为该技术不能生产粗的棒材。

自从一百多年前，被称为静液力挤压(hydrostatic extrusion)的塑性处理方法已为人所知(美国专利号524504)。在此方法中，将坯料(钢坯，billet)(待挤压的材料)置于填充有传压介质的高压室中。将该高压室从一侧用活塞封闭，并且从另一侧用阴模(die)封闭，所述阴模被恰当地成形为最终产品的所需形状。当向仓室的深度中移动时，活塞压缩传压介质，由此增加所述室中的静液压力。在达到是坯料材料的特性的临界压力之后，坯料开始被挤压通过阴模而形成所需产品。静液力挤压过程的重要参数之一是被称作收缩率(缩减，reduction)R的参数，其描述了坯料的横截面的减小程度并且被定义为在挤压之前的坯料截面面积与挤压之后的产品截面面积之比。自从开始用静液力挤压过程的实验以来，已经有许多描述使用此方法用于处理各种金属、合金、复合材料、塑料和其他材料的文献报道，但是，在工业规模上，它还从未被用于静液力挤压钢材。不过，静液力挤压过程为了实验目的被考察并且由J.Budniak,M.Lewandowska,W.Pachla,M.Kulczyk,K.J.在“The influence of hydrostatic extrusion on the properties of austenitic stainless steel(静液力挤压对奥氏体不锈钢性质的影响)”[Solid State Phenomena(固态现象)2006,第114卷,第57-62页]中。在此出版物中报道的结果涉及具有机械强度UTS>1200MPa但是具有小直径(低于6mm)的棒材。所述棒材是通过每程中的收缩率不超过2的累积方法(一种多程过程)挤压的。也没有考查钢的静液力挤压对在所获得的棒材的横截面上的机械性质的分布的影响。M.Pisarek,P.T.M.Janik-Czachor,K.J.在“Characterization of the Effects of Hydrostatic Extrusion on Grain Size,Surface composition and the Corrosion Resistance of Austenitic Stainless Steels(静液力挤压对奥氏体不锈钢的晶粒尺寸、表面组成和耐腐蚀性的影响的表征)”[Materials Characterization(材料表征),59,9(2009)1292-1300]中描述了他们关于静液力挤压的奥氏体钢的腐蚀和其他表面性质的研究的结果，但是他们的实验仅仅包括具有小直径的、通过累积若干挤压程(每个程具有低的低截面收缩率)生产的棒材。P.Czarkowski,A.T.Krawczyńska,R.Slesiński,T.Brynk,J.Budniak,M.Lewandowska,K.J.的论文“Low-temperature mechanical properties of 316L type steel after hydrostatic extrusion(在静液力挤压之后316L型钢的低温机械性质)”[Original Research Article Fusion Engineering and Design(原始研究文章融合工程和设计),第86卷,第9-11期,2011年10月,第2517-2521页]呈现了研究在低温下经受静液力挤压的奥氏体钢的机械性质的结果，但是此出版物仅涉及以具有低的单程收缩率的累计方式生产的小直径(最多6mm)的产品。在现有文献中，人们甚至不能找到关于以下的推测性观点：在单程中以高收缩度进行钢的静液力挤压的可能性，或者利用此技术以任意高的收缩度的可能性，或者它用于制造具有较大直径的钢棒材的用途。

发明内容