[发明专利]一种控制热轧高碳奥氏体不锈钢晶粒尺寸均匀性的方法

说明书

一种控制热轧高碳奥氏体不锈钢晶粒尺寸均匀性的方法，按以下步骤进行：(1)准备高碳奥氏体不锈钢热轧中厚板；(2)置于加热炉中900～920℃预热，预热时间t1＝(0.4～0.6)h；(3)预热板随炉升温至1000～1010℃进行再结晶处理；或取出后缓慢冷却，将加热炉升温至1000～1010℃，再将预热板置于加热炉中再结晶处理；(4)再结晶板随炉升温50～100℃固溶处理；或取出缓慢冷却，将加热炉升温50～90℃，再将再结晶板置于加热炉中固溶处理；(5)固溶板水淬至常温。本发明的方法以再结晶动力学和热力学为着力点，采取多阶段阶梯式退火的工艺将形变储能逐步释放，获得了晶粒均匀且可调控晶粒尺寸的中厚钢板，可操作性强，可实现工业化应用。

技术领域

本发明属于钢铁合金材料技术领域，具体涉及一种控制热轧高碳奥氏体不锈钢晶粒尺寸均匀性的方法。

背景技术

对于特殊需求的奥氏体不锈钢中，如核电快堆用奥氏体不锈钢，在恶劣高温环境下长期服役，对组织要求很高，既想得到稳定的奥氏体组织，又需要较好的力学性能和高温性能，一般添加较多的C元素；高碳(C含量较常规提高一倍左右)奥氏体不锈钢一般具有稳定的单相奥氏体组织，晶粒尺寸及均匀性只能通过再结晶行为调控；但由于C随温度变化扩散比较敏感及高合金成分的特点，在热轧过程中会造成明显的再结晶差异，尤其是中厚板，变形分配差异的特殊性会促使板厚度方向动态再结晶或动态回复的不同，形成轧态不均匀的组织，退火时很容易造成混晶，恶化力学性能和耐腐蚀性能。

在传统中厚板热轧工艺中，一般采取高温连续大压下量热轧，终轧温度≥900℃，轧后采取自然冷却；但是对于高碳不锈钢来说，由于板坯厚度方向变形温度不同，且变形分配也有较大差异，所以会导致不同位置动态再结晶和动态回复程度不同，同时轧后冷却过程中也会发生部分静态再结晶或析处碳化物，导致板厚不同位置组织的不均匀；如果热轧过程形成不均匀的组织，则后续热处理时，会因为形变储能分配的差异导致静态再结晶及晶粒长大速率不同，引发晶界互相吞并，造成混晶，而混晶会极大恶化材料高温强度和疲劳性能，这在性能要求较高的高碳不锈钢中厚板中是一个非常困难的问题。

为此，相关人员对热轧工艺做了较大改善；专利CN101724789A公布了一种热轧中厚板工艺，采取两阶段，在再结晶区和未在晶界区分别采取由大变小逐步变形的方式，然后在某一个温度进行一次固溶；但其主要关注材料的力学性能的改变，没有讨论热轧态及固溶后全厚度方向的组织均匀问题，且其采用的材料主要是低碳不锈钢，对比例也是低碳奥氏体不锈钢；另外，专利CN101748342公布了一种高强度18Cr-8Ni不锈钢热轧中厚板的制造方法，主要采取高温连续热轧和在线固溶的方式，同样，其制造方法也主要关注材料的力学性能，没有考虑不锈钢全厚度方向的变形行为和组织情况；所以，对于高碳且需要在恶劣环境下服役的不锈钢来说，在考虑热轧工艺的同时，更应该重点调控固溶工艺或退火工艺，因为最终交货是固溶态，轧态的组织还需要通过静态再结晶和晶粒长大过程调整。

发明内容

针对热轧高碳不锈钢中厚板制备技术存在的上述问题，本发明提供一种控制热轧高碳奥氏体不锈钢晶粒尺寸均匀性的方法，通过改进工艺，调控不均匀的形变储能。在较低温度下发生同步再结晶形核，通过高温短时固溶达到所需的晶粒尺寸，

本发明的方法按以下步骤进行：

1、准备高碳奥氏体不锈钢热轧中厚板；所述的高碳奥氏体不锈钢热轧中厚板按质量百分比含C 0.04～0.1％，厚度≥10mm；

2、将高碳奥氏体不锈钢热轧中厚板置于加热炉中，在900～920℃预热，预热时间t1＝(0.4～0.6)h，获得预热板；其中h为高碳不锈钢热轧中厚板的厚度，单位mm；t1的单位为min；

3、将预热板随炉升温至1000～1010℃进行再结晶处理；或者将预热板取出后置于缓慢冷却环境中，在冷却速度≤5℃/min的条件下，将加热炉升温至1000～1010℃，再将预热板置于加热炉中进行再结晶处理；再结晶处理时间t2＝(0.6～1.2)h，然后获得再结晶板；其中t2的单位为min；