[发明专利]一种基于高频脉冲电流调控铁素体不锈钢强韧化的方法

说明书

本发明公开了一种基于高频脉冲电流调控铁素体不锈钢强韧化的方法，其包括通过调整一定的脉冲电流参数对铁素体不锈钢进行电脉冲处理，同时辅以热电偶接触测温、红外测温，可一步法实现铁素体基体晶粒细化、微观残余应力消除和微间隙愈合，避免了传统退火热处理中晶粒粗化的弊端。高频脉冲电流处理后，铁素体不锈钢的宏观硬度从201.5±8HV提高到345.3±10HV，拉伸强度从350MPa提高到550MPa，屈服强度从270MPa提高到350MPa，延伸率从25％提高到39.7％，实现了铁素体不锈钢的强度‑韧性同步提升。

技术领域

本发明总体上涉及不锈钢材料改性处理技术领域，具体地涉及一种基于高频脉冲电流调控铁素体不锈钢强韧化的方法。

背景技术

铁素体不锈钢作为五大不锈钢类别之一，在不锈钢产量及消费量中仅次于奥氏体不锈钢。相比于奥氏体不锈钢，铁素体不锈钢由于不含镍或者少含镍，因此，其生产成本大大降低，同时兼具良好的冲压成形性能，具有良好的耐腐蚀性能，包括耐点腐蚀、耐缝隙腐蚀、耐氯化物腐蚀等，因此被广泛应用在建筑物、家用电器、厨房制品、汽车排气系统等日常生活的各个方面。但是铁素体不锈钢的塑性韧性较差，铸件及加工后的试件极易发生开裂。

传统热处理通过加热-冷却发生典型的相变过程来实现组织优化及性能提升，由于铁素体不锈钢内部的微观组织以铁素体为主，即使加热到高温后微观组织仍为铁素体，温度再高就会融化，而热处理就是通过在加热温度范围发生相变来改变其力学性能的，由于铁素体不锈钢加热温度范围没有发生相变，故不能用热处理方法调整其力学性能。退火处理可消除板材内部的加工硬化，但是长时高温不可避免发生晶粒粗化、材质脆性增大的问题，限制了铁素体不锈钢性能的进一步提升。

脉冲电流已被证实可用于合金材料的组织改性，包括恢复再结晶、晶粒细化、电致塑性、裂纹愈合等。主要通过带电粒子与材料内部的位错、晶界等微观组态的相互作用来实现组织改性。高频脉冲电流具有趋肤、邻近、放电等微观效应。该技术是一种瞬时、无损害组织的高效后处理技术，可被进一步开发应用于合金材料、复合材料等领域。因此，将高频脉冲电流引入铁素体不锈钢的改性处理中，可综合利用脉冲电流的诸多微观效应和高频脉冲的趋肤、邻近等效应，实现基体组织细化、强度-韧性同步提高。

因此，针对上述问题，如何对现有的铁素体不锈钢进行改进、优化，提供一种基于高频脉冲电流调控铁素体不锈钢强韧化的方法，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

鉴于上述技术问题，本公开内容提出了一种基于高频脉冲电流调控铁素体不锈钢强韧化的方法，所述方法包括以下步骤：(1)对铁素体不锈钢板材试件进行加工；(2)对加工的所述铁素体不锈钢板材试件进行表面预处理；(3)对表面预处理的所述铁素体不锈钢板材试件进行装卡；(4)调配热电偶测温及红外热成像仪测温；以及(5)基于测温结果，调整脉冲电流参数对经装卡的所述铁素体不锈钢板材试件进行电脉冲处理。

可选地，所述加工为高精度电火花加工，加工精度为±0.5mm。

可选地，所述铁素体不锈钢板材试件材质为443铁素体不锈钢。

可选地，所述表面预处理包括：使用50#-1500#砂纸由粗到细逐步打磨，以及使用体积百分比为50％的酒精溶液擦洗，并风干。

可选地，所述装卡包括通过夹持装置夹持电极将经表面预处理的所述铁素体不锈钢试件接入放电回路。

可选地，所述调配包括将所述热电偶搭接于所述铁素体不锈钢试件的表面以得出所述铁素体不锈钢试件的表面温度，同时打开所述红外热成像仪观察所述铁素体不锈钢试件的整体温度分布状况。

可选地，基于测温结果，调整的所述脉冲电流参数包括：脉冲频率为4kHz～5kHz，脉冲宽度为30ms～45ms，脉冲电流处理温度为690～710℃或790～810℃，处理时长为3min。

可选地，所述铁素体不锈钢试件进行所述电脉冲处理后使所述铁素体不锈钢试件快速水冷。