[发明专利]一种改善小口径含Ti奥氏体不锈钢管弯曲性能的方法

说明书

本发明涉及一种改善小口径含Ti奥氏体不锈钢管弯曲性能的方法，包括：常规固溶处理、在线淬火处理、粒子粗化加热处理、空冷处理、室温冷轧变形处理、高温短时固溶处理、低温长时固溶处理、在线淬火处理等8个连续步骤。采用该方法制造的小口径含Ti奥氏体不锈钢无缝管材，在不降低耐蚀性前提下，能够获得更高的弯曲性能，以适应更加复杂的流体通道管线设计；此外，该方法工艺简单，适合大规模工业生产。

技术领域

本发明涉及不锈钢加工技术领域，具体涉及一种改善小口径含Ti奥氏体不锈钢管弯曲性能的方法。

背景技术

奥氏体不锈钢拥有十分优良的晶界腐蚀抗力、塑性以及较高的强度，在各行各业中获得广泛应用，主要牌号包括304、310、321、316等。作为典型应用之一，奥氏体不锈钢加工成小口径无缝管，然后弯曲变形成不同形状的管路系统，以承担着气体和液体等流体输送通道的功能。有时，为了适应更为复杂的流体管路系统设计，管材在弯曲变形时需承受更大的弯曲角度或更小的弯曲半径，这对不锈钢管弯曲性能提出了更高要求。需要指出的是，提高奥氏体不锈钢弯曲性能，必须以不降低其耐蚀性为前提。

为了提高金属材料弯曲性能，一个相对简单的途径是降低屈强比，也就是使其具有较低的屈服强度和/或较高的抗拉强度，从而保证材料在弯曲变形时拥有较长的均匀塑性变形阶段。然而，对于化学成分和处理状态已经确定的金属材料来说，抗拉强度基本保持不变，那么，要获得较小的屈强比，只有通过降低屈服强度来实现。一般来说，奥氏体不锈钢强化机制主要包括固溶强化和晶界强化2种，那么，要降低屈服强度，必须拥有较低的溶质浓度和较大的晶粒尺寸。此外，还需注意的是，晶粒尺寸应该分布均匀，以避免不同大小的晶粒变形不均匀带来过早的局部失稳。

一般来说，奥氏体不锈钢具有高的晶间腐蚀抗力，是因为固溶在基体中Cr元素的强烈钝化作用。然而，当奥氏体不锈钢在一定温度区间(敏化温度)内降温速度过慢或停留时间过长时，晶界附近C、Cr原子偏聚于晶界并以Cr₂₃C₆粒子形式析出，导致晶界附近Cr浓度降低，形成沿晶界的钝化能力较低的贫Cr区，从而造成奥氏体不锈钢的晶间腐蚀敏感性。为了提高奥氏体不锈钢的晶间腐蚀抗力，一是尽可能降低钢中C含量，从而抑制Cr₂₃C₆相的形成，保留Cr元素处于固溶状态，这对不锈钢冶炼工艺提出高要求；二是添加Ti元素。与中等碳化物形成元素Cr相比，强碳化物形成元素Ti能够优先夺取C形成TiC粒子，从而抑制Cr₂₃C₆相的形成，使得Cr元素只能处于固溶状态，由此减轻晶间腐蚀敏感性，这也是一些碳含量较高的奥氏体不锈钢中常添加Ti这类强碳化物形成元素的主要原因。

根据TiC的溶解度曲线可知，常规固溶处理(1000-1100℃)过程中，奥氏体不锈钢中Ti元素，一部分以固溶体存在，另一部分以TiC粒子存在。此时，TiC粒子数量较少，并且，常沿着固溶处理前变形方向呈现链状分布。在TiC粒子阻碍晶界迁移作用下，固溶处理后钢中平均晶粒尺寸较小，能够获得较高的晶界强化效果，但晶粒尺寸分布不均匀，沿着变形方向尺寸较大，而垂直于变形方向尺寸较小；此外，固溶状态C、Ti元素又造成较高的固溶强化效果。因此，常规固溶处理的含Ti奥氏体不锈钢屈服强度较高、屈强比较大以及晶粒尺寸分布不均匀，由此造成管材弯曲性能难以进一步提升。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种改善小口径含Ti奥氏体不锈钢管弯曲性能的方法。

实现本发明目的的技术方案是：一种改善小口径含Ti奥氏体不锈钢管弯曲性能的方法，具有以下步骤：

S1，常规固溶处理，将管材在气氛保护加热炉中在1000-1100℃进行加热并保温30-60min；

S2，在线淬火处理，在气氛保护加热炉门出口处对管材喷吹低温保护气，使之快速冷却至室温，形成过饱和固溶体；