[发明专利]一种异质层状结构304L不锈钢的制备方法

说明书

本发明公开了一种异质层状结构304L不锈钢的制备方法，属于不锈钢制备领域。该方法首先将厚度为3～30mm的304L不锈钢进行固溶处理得到平均晶粒尺寸为40～120μm的均匀奥氏体组织；接着对其进行60～90％的冷轧处理，形成传统的带状冷轧组织；最后在650～750℃条件下对其进行5～60min的不完全再结晶退火处理，制备出异质层状结构304不锈钢。力学实验结果显示该不锈钢具有450～1000MPa的屈服强度和750～1000MPa的抗拉强度，值得指出的是其均匀延伸率也能达到≥20％。本方法易于操作，适合工业化生产。

技术领域

本发明属于不锈钢制备领域，具体涉及一种异质层状结构304L不锈钢的制备方法。

背景技术

304L奥氏体不锈钢具有良好的综合性能，尤其是其卓越的抗氧化，耐腐蚀性能，使其在石油、化工、建筑、食品、医疗等行业被广泛使用。虽然传统工业304L不锈钢具有良好的塑韧性，但是屈服强度只有大约为300±50MPa，这严重限制了其使用。

近20年来，通过剧烈塑性变形获得超细晶甚至纳米晶的制造技术，能够大幅提高材料的强度。如:大变形量轧制、等通道挤压、表面研磨、表面滚压、喷丸等。单纯的大变形量轧制能够获得细小的晶粒，大幅度提高强度，但是其塑性很差。等通道挤压方法只能针对较软金属(铝、镁及其合金等)，而表面研磨、表面滚压、喷丸等方法，只能实现表面组织细化，这些都严重影响了技术的推广使用。

2014年以来，中科院力学所武晓雷研究员和南京理工大学“千人计划”教授朱运田等，提出了异质层状结构。该结构在具有超细晶强度的同时，还具有粗晶的塑性，达到良好的强塑性匹配，在国际上取得了较大反响，文章发表于国际顶级期刊PNAS上。

发明内容

本发明的目的主要是针对粗晶态304L强度低而纳米晶态304L不锈钢塑性低的问题，提供了一种异质层状结构304L不锈钢的制备方法，通过本方法获得屈服强度450～1000MPa，抗拉强度700～1000MPa，均匀延伸率≥20％的异质层状结构316L奥氏体不锈钢。

实现本发明目的提供具体方案如下：

采用的材料是：304L奥氏体不锈钢，化学成分(wt.％)为：C≤0.03，Si≤0.75，Mn≤2.0，P≤0.035，S≤0.02，Ni≤8.0～12.0，Cr≤18.0～20.0，其余为Fe及不可避免的杂质。

该方法具体步骤如下：

(1)均匀化退火，将3～30mm厚的304L不锈钢放入温度已经达到1050～1150℃的箱式电阻炉中，保温5～3600min，得到均匀化的原始态奥氏体组织。奥氏体组织其平均晶粒尺寸在40～120μm之间。

(2)冷轧，在室温条件下用同步/异步冷轧机对固溶处理的304L不锈钢进行冷轧处理，原始板材厚度为3～30mm，轧制后为0.3～12mm，总轧制压下量为60～90％。

(3)不完全再结晶退火处理，将加热炉加热到650～750℃，再将冷轧态的304L不锈钢迅速放入，进行5～60min的保温退火处理，随后采用空冷方式迅速冷却至室温。

保温过程中，原先冷变形组织中变形严重的区域优先再结晶形成带状的再结晶偏聚，与残留的超细晶/纳米晶以及拉长的变形粗晶共同构成异质层状结构组织。

本发明相对于现有技术相比，具有以下显著优点：

(1)本发明采用大变形冷轧与不完全再结晶退火相结合的方法制备出具有超细晶、残留拉长变形晶粒、微米级再结晶相混合的异质层状结构304L不锈钢。