[发明专利]一种高强塑性匹配316L不锈钢板材的制备方法

说明书

本发明公开了一种高强塑性匹配316L不锈钢板材的制备方法。该方法首先将厚度为5～50mm的316L不锈钢板材进行剧烈冷变形+再结晶退火处理得到平均晶粒尺寸为1～10μm的均匀原始态奥氏体组织；接着对其进行10～40％的冷轧处理，制备出含有大量马氏体(α')及变形孪晶的结构。力学实验结果显示该不锈钢板材具有≥800MPa的屈服强度，≥900MPa的抗拉强度，值得指出的是其均匀延伸率能达到≥5％，这种高强塑性匹配316L不锈钢板材既能满足苛刻条件下的力学性能要求且容易实现工业化生产。

技术领域

本发明涉及不锈钢制备领域，具体为一种高强塑性匹配316L不锈钢板材的制备方法。

背景技术

粗晶态316L奥氏体不锈钢因其具有良好的成形性、优异的抗氧化和抗腐蚀性能而被广泛地应用于工业生产中，如核电管道、沿海区域建筑物外部用材料、高压锅炉以及造纸、草酸、肥料等生产设备等。然而其屈服强度较低，在常温条件下一般只有250MPa左右，严重制约了其在工业生产中的应用。因此如何快速大批量制备出具有良好强塑性匹配的316L不锈钢显得至关重要。

材料的强塑性匹配与其微观结构密不可分，微观结构的调控有望解决以上矛盾。梯度结构、双峰结构、谐波结构以及异质层状结构都被报道可以有效提高材料的强塑性匹配性能，其主要归因于在材料中引入了应变梯度和软硬界面，在形变过程中额外的背应力同时提高了材料的强度和塑性。然而构筑这些结构也不可避免存在诸多制约因素，如构建梯度结构虽然可以有效地提高材料的屈服强度，但材料的断裂强度提高不够；制备双峰结构和谐波结构金属材料的工艺要求严格，成本高；异质层状结构材料的综合力学性能强烈依赖于材料中软硬相结构的尺寸、比例及分布，调控技术难度大，成功率低。

近期，研究者们在探索改善低层错能TWIP钢和316LN不锈钢力学性能试验中发现：当晶粒尺寸减小到10μm以下时，变形过程中会出现大量变形孪晶，这些变形孪晶可以有效提高材料强塑性；另外，对具有该晶粒尺寸的合金钢进行低应变压下量的冷变形后(<50％)，材料显示出优异的强塑性匹配，这种方法具有操作简单、效率高和可控性强的特点，适合工业生产。对于316L不锈钢而言，准确摸索出类似的处理工艺，进而获得良好的强塑性匹配性能，将十分有利于工业生产，意义重大。

发明内容

本发明目的是针对粗晶态316L不锈钢强度低而超细晶/纳米晶态塑性低这一矛盾的问题，提供了一种高强塑性匹配316L不锈钢板材的制备方法，通过本方法获得屈服强度≥800MPa，抗拉强度≥900MPa，均匀延伸率≥5％的一种高强塑性匹配316L奥氏体不锈钢板材。

实现本发明目的采用的技术方案为：

本发明使用316L奥氏体不锈钢的化学成分(wt.％)为：C≤0.03，Si≤1.0，Mn≤2.0，P≤0.045，S≤0.03，Ni：10.0～14.0，Cr：16.0～18.0，Mo：2.0～3.0，其余为Fe及不可避免的杂质。

一种高强塑性匹配316L不锈钢板材的制备方法，包括以下步骤：

(1)冷变形+再结晶退火处理

将10～50mm厚的316L不锈钢板材进行70～95％应变压下量冷变形和再结晶退火处理，退火温度为不锈钢再结晶附近温度750～850℃；

选用普通箱式电阻炉，加热到指定温度放样，保温时间20～120min，随后采用空冷方式迅速冷却至室温，最终得到组织比较均匀的厚度为0.5～15mm的奥氏体不锈钢板材，其平均晶粒尺寸在1～10μm之间。

(2)低应变量冷轧处理

在室温条件下用同步/异步冷轧机对平均晶粒尺寸在1～10μm之间316L不锈钢板材进行低应变压下量冷轧处理，冷轧压下量为10～40％，轧制后最终板厚为0.3～13.5mm。

本发明相对于现有相比，具有以下显著优点：