CN117925976A - 一种提高2205双相不锈钢综合力学性能的工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高2205双相不锈钢综合力学性能的工艺方法，主要包括将2205双相不锈钢坯料切割，得到矩形块体；将所述矩形块体进行固溶处理，以实现材料组织的均匀化，得到固溶物料；再将所述固溶物料依次进行室温大变形量轧制和短时退火，所述短时退火的温度为950～1000℃，得到具有多尺度晶粒分布的非均匀层状双相组织。通过该方法可将2205双相不锈钢的综合力学性能大幅的提高，使其同时具有高的抗拉强度和良好塑性。此外，本发明的热处理工艺方法简单，成本较低，安全可靠，在工程领域的应用前景十分广阔。
Description
技术领域
本发明涉及一种通过大变形冷轧与热处理工艺调控2205双相不锈钢组织及提高综合力学性能的方法，属于不锈钢组织调控工艺技术领域。
背景技术
双相不锈钢因其卓越的耐腐蚀性和良好的力学性能，在工业领域尤其是海洋工程、化工设备制造中得到了广泛应用。2205双相不锈钢作为一种典型的双相不锈钢材料，其特点是在微观结构上同时具有奥氏体和铁素体两种相，这种独特的结构赋予了它优异的强度和塑性平衡。然而，传统的加工工艺往往难以同时实现这两个性能的最优化，因为提高强度往往会牺牲材料的塑性，反之亦然。
为了克服这一局限，本研究提出了一种创新的工艺方法，旨在通过大变形轧制和短时间退火相结合的方式，提升2205双相不锈钢的综合力学性能。大变形轧制能够有效地细化晶粒，从而通过晶粒尺寸的减小来增强材料的强度。而随后的短时间退火处理则能够在不显著增加晶粒尺寸的前提下，通过调控微观组织，优化材料的塑性。这种退火处理不仅能够减少冷加工过程中引入的位错密度，还能调整其晶粒尺寸分布，得到具有多尺度晶粒分布的非均匀层状双相组织，从而提高材料的整体塑性。通过这种工艺方法，能够在不牺牲塑性的前提下，显著提高2205双相不锈钢的屈服强度和抗拉强度，同时保持良好的延伸率。这将为2205双相不锈钢在更为苛刻的应用环境中提供更可靠的性能保障，同时也为为生产高品质双相不锈钢提供一定的参考。
发明内容
本申请提供一种通过简单的形变热处理方法得到具有优异力学性能的2205双相不锈钢，主要目的在于解决背景技术中传统加工工艺存在的技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种提升2205双相不锈钢综合力学性能的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将2205双相不锈钢坯料切割，得到矩形块体；
（2）将上述矩形块体进行固溶处理，以实现材料组织的均匀化，得到固溶物料；
（3）将上述固溶物料依次进行室温轧制和短时退火，所述短时退火的温度为950～1000℃。
优选地，均匀化固溶处理温度为1000~1150℃，时间为1~3h。
优选地，均匀化固溶处理后出炉冷却方式为水冷。
优选地，室温轧制变形量为80%~95%。
优选地，短时退火时间为2~4min。
优选地，退火后出炉冷却方式为水冷。
本发明的有益效果是：
本发明提供了一种提高2205双相不锈钢综合力学性能的工艺方法，主要通过以下方式创新来实现2205双相不锈钢力学性能的提高。
通过80%~95%大变形冷轧极大细化了组织的晶粒尺寸，制备出了超细晶层状结构双相组织。超细晶层状结构双相组织呈现出高强度与低塑性的特点，其屈服强度与抗拉强度大幅提升，而断裂延伸率明显降低。因此，在冷轧变形的基础上，通过高温短时间退火，在材料的微观组织中成功引入了多尺度的晶粒分布，实现了晶粒尺寸由纳米尺度到微米尺度的跨度。两相整体呈交替层状排列，制备了具有多尺度晶粒分布的非均匀层状双相组织。非均匀层状双相组织具有优异的力学性能，对于经90%冷轧以及1000 ℃退火 2min后的样品，其屈服强度与抗拉强度分别由初始态的543MPa 与752MPa大幅提升至652.6MPa和905.3MPa，而断裂延伸率由36.5%提升至39.9%，，强塑性积提升31.6%。使材料同时获得了超细晶的高强度与粗晶的高塑性。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1.本发明所述的轧制是在室温下进行，更易于实现工业化生产。
2.本发明所述的短时退火是在电阻式加热炉中进行，更加接近实际生产情况。
3.本发明的热处理方法工艺简单，成本较低，能显著提高2205双相不锈钢的力学性能。
附图说明
图1是冷轧2205双相不锈钢处理工艺流程图；
图2是2205双相不锈钢的金相组织照片：a为固溶态；b为90%冷轧态；c为950℃退火态；d为1000℃退火态。
图3是经过实施案例一、二处理后2205双相不锈钢处理前后的工程应力-应变曲线图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
一种提高2205双相不锈钢综合力学性能的工艺方法，工艺流程如图1所示，包括以下步骤：
（1）将厚度为10mm的标准成分的2205双相不锈钢坯料进行固溶处理，固溶温度为1050 ℃，固溶时间为1h，冷却方式是水冷，其金相组织如图2中的a所示；
（2）将步骤（1）中固溶处理后的不锈钢板用冷轧机进行室温轧制，得到轧制后的不锈钢板，轧制压下量为90％，轧制后不锈钢板的最终厚度为1mm，其金相组织如图2中的b所示；
（3）将步骤（2）中冷轧后的不锈钢板在炉温已经升至950 ℃的加热炉中进行短时退火，退火时间为2min，然后出炉水冷，其金相组织如图2中的c所示。
（4）如图2所示，经过90%变形量冷轧后，相比于a图中固溶态组织的粗大纤维状材料，轧态组织如图b晶粒显著细化，轧制带来了细晶强化作用。如图2中c所示，经过950 ℃2min短时退火后，在材料的微观组织中成功引入了多尺度的晶粒分布，实现了晶粒尺寸由纳米尺度到微米尺度的跨度。两相整体呈交替层状排列，是典型的非均匀层状双相组织。处理前后2205双相不锈钢的工程应力应变曲线如图3所示，力学性能如表1所示，可以看出，通过本发明方法使2205双相不锈钢的屈服强度、抗拉强度和硬度都得到大幅提升。
实施例二：
一种提高2205双相不锈钢综合力学性能的工艺方法，工艺流程如图1所示，包括以下步骤：
（1）将厚度为10mm的标准成分的2205双相不锈钢坯料进行固溶处理，固溶温度为1050 ℃，固溶时间为1h，冷却方式是水冷，其金相组织如图2中的a所示；
（2）将步骤（1）中固溶处理后的不锈钢板用冷轧机进行室温轧制，得到轧制后的不锈钢板，轧制压下量为90％，轧制后不锈钢板的最终厚度为1mm，其金相组织如图2中的b所示；
（3）将步骤（2）中轧制后的不锈钢板在炉温已经升至1000℃的加热炉中进行短时退火，退火时间为2min，然后出炉水冷，其金相组织如图2中的c所示。
（4）如图2中的d所示，和实施案例1同理，短时退火前后的组织相差不大。处理前后2205双相不锈钢的工程应力应变曲线如图3所示，和实施案例1同样，经过1000℃ 2min短时退火后，在材料的微观组织中成功引入了多尺度的晶粒分布，实现了晶粒尺寸由纳米尺度到微米尺度的跨度。处理前后2205双相不锈钢的力学性能如表1所示，可以看出，通过本发明方法使2205双相不锈钢的屈服强度、抗拉强度和塑性得到很大的提高，原因和实施案例1同理。
表1为经过实施例处理后2205双相不锈钢冷轧及退火前后的性能。
以上示例旨在阐释本发明的技术方案，并不构成对其的限定。尽管本发明已通过前述示例进行了详尽阐述，但对于该领域的技术人员而言，仍可对所述示例中的技术方案进行调整，或对某些技术特征进行等效替换。因此，在不偏离本发明核心思想的前提下，技术人员可以在现有基础上对本发明进行各种调整或改进，这些调整或改进的等效形式也应纳入本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种提高2205双相不锈钢综合力学性能的工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将2205双相不锈钢坯料切割，得到矩形块体；
（2）将上述矩形块体进行固溶处理，以实现材料组织的均匀化，得到固溶物料；
（3）将上述固溶物料依次进行室温轧制和短时退火，所述短时退火的温度为950～1000℃。
2.根据权利要求1所述的提高2205双相不锈钢力学性能的工艺方法，其特征在于：步骤（2）中均匀化固溶处理温度为1000~1150℃，时间为1~3h。
3.根据权利要求1所述的提高2205双相不锈钢力学性能的工艺方法，其特征在于：步骤（2）中均匀化固溶处理后出炉冷却方式为水冷。
4.根据权利要求1所述的提高2205双相不锈钢力学性能的工艺方法，其特征在于：步骤（3）中室温轧制变形量为80%~95%。
5.根据权利要求1所述的提高2205双相不锈钢力学性能的工艺方法，其特征在于：步骤（3）中短时退火时间为2~4min。
6.根据权利要求1所述的提高2205双相不锈钢力学性能的工艺方法，其特征在于：步骤（3）中退火后出炉冷却方式为水冷。
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