[发明专利]具有纳米异构组织的高强韧耐腐蚀316L不锈钢及其制备方法

说明书

本发明属于不锈钢制造领域，涉及纳米异构组织及制备方法，具体涉及一种具有纳米异构组织的高强韧耐腐蚀316L不锈钢及其制备方法。本发明方法包括均匀热处理、室温轧制处理、退火处理和低温轧制处理。该方法制备了一种新型微观纳米异构组织：包含纳米晶、纳米孪晶、微米晶的复合异构组织。该不锈钢具有1400MPa‑1800MPa的抗拉强度，且断裂伸长率达到15％‑30％，其中在1mol/L盐酸溶液中浸泡120h表现出良好的耐蚀性，腐蚀速率达0.42‑0.7g·m^‑2·h^‑1，这种新型纳米异构组织具有优异的强韧性和耐蚀性能，能更好地满足严苛环境下的使用需求。

技术领域

本发明属于不锈钢制造领域，具体涉及一种具有纳米异构组织的高强韧耐腐蚀316L不锈钢及其制备方法。

背景技术

316L不锈钢因其具有优异的耐腐蚀性，延展性以及较好的焊接性和抗氧化性，被广泛应用于众多工程领域，如核电加工，轨道交通，海洋工程，生物医学，食品化工等。然而，其本身相对较低的强度却在一定程度上严重限制了它的应用。

根据经典的Hall-Petch关系，随着材料晶粒尺寸的逐渐减小，强度则逐渐提高。近年来，不锈钢的高强度可以通过剧烈塑性变形来实现，比如冷轧，等通道挤压，高压扭转和表面机械研磨等，以达到晶粒细化的效果从而获得纳米晶超细晶材料，实现不锈钢材料的强度提升，

Xiong等人(Materials Science and Engineering A，2018，709：270-276)研究了冷轧316L的微观结构演变和力学性能，其中在70％变形量下晶粒细化至纳米级，强度和硬度显著增加，但伸长率却急剧下降到约3％。尽管通过这种细化晶粒的方法可以显著提高不锈钢材料的强度，但不可避免的却造成了材料塑韧性以及耐蚀性的降低。因此，迫切需要设计一种强度-塑性相匹配且耐腐蚀的不锈钢组织来满足严苛环境下的使用需求。

发明内容

本发明提供了一种具有纳米异构组织的高强韧耐腐蚀316L不锈钢及其制备方法，为了解决目前粗晶态316L强度硬度低而纳米晶316L塑性差的问题，通过均匀热处理+室温轧制+退火处理+低温轧制这种复合工艺以获得纳米晶、纳米孪晶以及微米晶新型纳米异构组织，抗拉强度达1400MPa-1800MPa，断裂伸长率达15％-30％，腐蚀速率达0.42g·m^-2·h^-1-0.7g·m^-2·h^-1实现高强韧匹配且耐腐蚀优异的综合性能。

实现本发明目的技术解决方案为：一种具有纳米异构组织的高强韧耐腐蚀316L不锈钢的制备方法，该方法具体步骤如下：

(1)均匀热处理：将316L不锈钢板放入真空管式炉中加热至1050℃，保温3h，制得单一均匀化的固溶态奥氏体组织。

(2)室温轧制处理：对均匀热处理后的316L不锈钢在室温环境下进行轧制处理，控制每道次压下量为5％，轧辊速率为10-20r/min，最终轧制变形量为60％-80％。

(3)退火处理：将室温轧制处理后的316L不锈钢放入真空管式炉，加热到750℃，保温15min，随后取出进行空冷。

(4)低温轧制处理：将退火处理后的316L不锈钢在液氮环境(-196℃)下进行低温轧制处理，控制每道次压下量为5％，轧辊速率为10-20r/min，最终轧制变形量为30％-50％。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：

(1)本发明采用的是均匀热处理+室温轧制+退火处理+低温轧制相结合的复合工艺方法，制备出具有纳米异构组织的316L不锈钢，使其具有优异的强韧性以及耐蚀性。

(2)本发明的操作流程简单，生产成本低，经济适用性强，可适用于大规模连续生产。