[发明专利]高强度316L不锈钢及其制备方法

说明书

技术领域

 本发明涉及高强度不锈钢的制备技术。

背景技术

316L不锈钢在石油化工、国防工业、核工业、海洋器械等方面得到大量应用。目前普遍使用的316L不锈钢，其基体是奥氏体组织，高温时不发生相变，不能通过热处理的方式强化，但通过添加合金元素，进行固溶处理和表面处理可提高其强度。另外，316L不锈钢抗氧化主要依赖于表面FeO·Cr₂O₃氧化膜的形成，然而а-Cr₂O₃膜在高于600℃的潮湿工作环境下会形成具有挥发性的铬的氢氧化物，恶化了稳定性，从而抑制了不锈钢在许多高温苛刻环境下的长效使用。引起奥氏体不锈钢晶间腐蚀的主要有两方面的因素，即Cr₂₃C₆或σ相沿晶界的析出。而316L不锈钢中含碳量大概为0.019%（质量分数），因此由于铬的碳化物沿晶间析出而引起316L不锈钢晶间腐蚀速率增大是其中一个原因；另一方面，在316L不锈钢中钼元素的质量分数约为2%，而Mo会促进σ相在晶界析出，从而增大了316L不锈钢的晶间腐蚀的倾向，使得其晶间腐蚀速率进一步升高。在316L的基础上加入1.5%~2%（质量百分比）的铝元素以后，铝元素不仅以固溶的方式强化基体，同时，铝是铁素体形成元素，铝元素的加入还使得基体中有部分铁素体相析出，形成两相组织，提高合金的强度；另外，铝元素的加入使得合金基体表面形成较FeO·Cr₂O₃更稳定、生长速度更慢的Al₂O₃保护膜，进而提高316L的耐腐蚀性。316L不锈钢的供货状态为板材，然而，高温下Fe原子在铁素体基体中的扩散系数比在奥氏体基体中的扩散系数大两个数量级，因此在合金热成型的过程中，变形优先在铁素体基体中进行。而奥氏体基体和铁素体基体在交界处的协调变形能力较差，因此很容易在热加工成板材的过程中萌生微裂纹，从而增大了高强度316L不锈钢制备的难度。

发明内容

本发明的目的是提供一种高强度316L不锈钢及其制备方法。

本发明是高强度316L不锈钢及其制备方法，高强度316L不锈钢，按质量百分数计，其成分为：N：12.00~16.00%，Cr：16.00~ 19.00%，Si≤1.0%，P≤0.035%，S≤0.03%，C≤0.03%，Mo：1.8~2.5%，Mn≤2.0%，Al：1.5%~2.0%， 余量为Fe。

高强度316L不锈钢制备方法，其步骤为：

（1）316L不锈钢板中加入质量分数为1.5%~3%的Al元素，在加热炉中在大气环境下加热到700℃，保温半小时，再加热至1540℃左右、保温20分钟；

（2）将熔融态钢水浇注到铸型中，铸型为呋喃树脂石英砂型，砂型底部预埋20mm厚的冷铁；将所得的316L不锈钢铸锭线切割为35mm×40mm×（5.5~6）mm的铸板； 

（3）将切好的铸板进行轧制，轧制温度为1100-1200℃，保温时间10-15分钟，轧制道次10~30道次，轧制总变形量约为30%-70%；

（4）将轧制好的试样进行固溶处理：在1030～1050℃保温25～30min后水淬。

本发明的室温力学性能与国标固溶态316L力学性能对比如下表：

拉伸实验在岛津AT10t试验机上进行，最大载荷10t，拉伸速率0.1mm/min。每个成分测试3个工件，测出载荷位移曲线，根据载荷位移曲线数据计算出相应的应力和应变值，并求出其平均值。由于在实验室条件下中频炉炉所能熔炼的工件较小，在设计拉伸工件时按照国家标准同比例缩小3倍，标距l₀=10.32mm，lc=12.75mm，宽度=3.4mm，厚度=1mm。

 

从表中可以看出，本发明的合金在室温的综合力学性能明显优于传统316L不锈钢，合金的综合力学性能得到较大幅度的提升。上述的这些性能指数都是严格按照国家标准来执行的。

具体实施方式

本发明是高强度316L不锈钢及其制备方法，高强度316L不锈钢，按质量百分数计，其成分为：N：12.00~16.00%，Cr：16.00~ 19.00%，Si≤1.0%，P≤0.035%，S≤0.03%，C≤0.03%，Mo：1.8~2.5%，Mn≤2.0%，Al：1.5%~2.0%， 余量为Fe。

高强度316L不锈钢制备方法，其步骤为：