專利名稱：一種消除雙相不銹鋼低溫時(shí)效脆性的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬材料熱處理領(lǐng)域，具體涉及一種消除雙相不銹鋼低溫時(shí)效脆性的方法。
背景技術(shù)：
我國已運(yùn)行和即將建設(shè)的核電站大多采用壓水堆，壓水堆核電站一回路管道和主泵殼采用的是雙相不銹鋼，它擁有良好的抗熱裂紋、耐腐蝕、抗應(yīng)力腐蝕開裂性能，同時(shí)具有良好的機(jī)械性能。但是，在30(T50(TC溫度范圍長期服役的雙相不銹鋼，由于鐵素體內(nèi)的變化會(huì)導(dǎo)致時(shí)效脆性，脆化的程度與材料中的鐵素體含量和時(shí)效溫度(即使用溫度)密切相關(guān)。雙相不銹鋼的時(shí)效脆性一方面給部件的運(yùn)行帶來了安全隱患，另一方面也大大縮短了其使用壽命。 傳統(tǒng)的消除低溫時(shí)效脆性的方法，是將雙相不銹鋼重新加熱到ioocTiiocrc進(jìn)行重新固溶處理，將長期時(shí)效生成的脆性相重新溶解到基體中去。這種方法可能造成零件的變形，同時(shí)由于需要高溫爐，會(huì)浪費(fèi)更多的能源。另外，在固溶溫度下鐵素體的含量會(huì)降低，從而導(dǎo)致材料的強(qiáng)度相比于原始狀態(tài)降低。因此，重新固溶處理的方法僅適用于不太重要的部件。由相圖可知，在50(Γ1000 溫度區(qū)間存在一種稱為O相的脆性相，若采用低溫退火處理，σ相的存在同樣會(huì)使材料的力學(xué)性能顯著惡化。因此，人們通常認(rèn)為雙相不銹鋼要避免在該溫度區(qū)間內(nèi)進(jìn)行熱處理。σ相的析出與材料中鐵素體的含量和熱處理的溫度和時(shí)間密切相關(guān)，本發(fā)明通過精確控制退火的溫度范圍和時(shí)間范圍，完全能夠避免σ相的生成。在52(T620°C范圍內(nèi)進(jìn)行低溫退火處理，能使低溫長期時(shí)效生成的脆性相分解，同時(shí)不會(huì)生成σ相，同時(shí)較低的溫度還避免了高溫處理導(dǎo)致的零件變形的缺點(diǎn)，因此，較低溫度下的退火處理使用范圍更廣發(fā)，是消除雙相不銹鋼低溫時(shí)效脆性的最佳選擇。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種消除雙相不銹鋼低溫時(shí)效脆性的方法，利用該方法能使長期時(shí)效導(dǎo)致的低溫脆性消除掉，使材料的力學(xué)性能回復(fù)到長期時(shí)效前的狀態(tài)，從而達(dá)到延長使用壽命的目的。本發(fā)明的構(gòu)成長期在30(T500°C使用后的雙相不銹鋼發(fā)生時(shí)效脆化，通過52(T620°C退火3(Γ90分鐘，使鐵素體內(nèi)產(chǎn)生的脆性相分解，從而達(dá)到消除時(shí)效脆性的目的。一種消除雙相不銹鋼低溫時(shí)效脆性的方法，對(duì)所述雙相不銹鋼進(jìn)行退火處理，所述退火處理的溫度范圍為52(T620°C，退火時(shí)間為30 90分鐘。進(jìn)一步的，所述的消除雙相不銹鋼低溫時(shí)效脆性的方法，所述退火處理具體包括以下步驟
(I)測定鋼件的鐵素體含量和厚度，根據(jù)測得的鐵素體含量和厚度確定退火的工藝參數(shù)；
(2)將雙相不銹鋼件放入退火設(shè)備中進(jìn)行退火處理，選用氬氣作為保護(hù)氣體，退火處理后采用水淬處理或空冷處理。根據(jù)雙相不銹鋼中鐵素體的含量來選擇退火處理的溫度范圍鐵素體含量小于25%，退火溫度選擇55(T620°C;鐵素體含量介于25% 50%之間，退火溫度選擇54(T580°C;鐵素體含量大于50%,退火溫度選擇520 550°C。根據(jù)雙相不銹鋼件的時(shí)效溫度即使用溫度來選擇退火處理的時(shí)間范圍時(shí)效溫度低于350°C，退火時(shí)間選擇30 45分鐘；時(shí)效溫度介于35(T450°C，退火時(shí)間選擇45 60分鐘；時(shí)效溫度高于450°C，退火時(shí)間選擇6(Γ90分鐘 。 所述退火處理采用的設(shè)備是箱式電阻爐、管式電阻爐或真空退火爐中的一種。所述退火處理在真空或惰性氣氛下進(jìn)行。退火處理后根據(jù)雙相不銹鋼件的尺寸來選擇退火處理后的工藝；厚度小于100毫米，退火處理后采用空冷處理；厚度大于100毫米，退火處理后采用水淬處理，時(shí)間為15 30分鐘，水溫低于40°C。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是與現(xiàn)有的消除低溫時(shí)效脆性的方法相比，本發(fā)明采用低于固溶溫度的退火工藝，能使材料的力學(xué)性能回復(fù)到原始狀態(tài)，同時(shí)較低的退火溫度避免了部件發(fā)生變形，這同時(shí)也節(jié)約了大量能源。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 :
本實(shí)施例對(duì)在400°C時(shí)效I萬小時(shí)的某雙相不銹鋼件進(jìn)行退火處理。步驟如下
第一步。測定鋼件的鐵素體含量和厚度分別為15%和150毫米，確定退火的工藝參數(shù)為55(T620°C，45 60分鐘，退火處理后采用水淬處理。第二步。將雙相不銹鋼件放入箱式電阻爐中在550°C進(jìn)行60分鐘的退火處理，選用氬氣作為保護(hù)氣體，退火處理后采用水淬處理，時(shí)間為20分鐘，水溫30°C。第三步。測定退火處理后雙相不銹鋼的沖擊性能，與未時(shí)效狀態(tài)和時(shí)效后的沖擊性能進(jìn)行對(duì)比。如表I所示，采用本發(fā)明的退火方法處理后，雙相不銹鋼的力學(xué)性能回復(fù)到了未老化狀態(tài)。實(shí)施例2:
本實(shí)施例對(duì)在300°C時(shí)效3萬小時(shí)的某雙相不銹鋼件進(jìn)行退火處理。步驟如下第一步。測定鋼件的鐵素體含量和厚度分別為20%和25毫米，確定退火的工藝參數(shù)為540^580 0C，30^45分鐘，退火處理后采用空冷處理。第二步。將雙相不銹鋼件放入管式電阻爐中在580°C進(jìn)行30分鐘的退火處理，選用氬氣作為保護(hù)氣體，退火處理后采用空冷處理，放在空氣中自然冷卻。第三步。測定退火處理后雙相不銹鋼的沖擊性能，與未時(shí)效狀態(tài)和時(shí)效后的沖擊性能進(jìn)行對(duì)比。如表I所示，采用本發(fā)明的退火方法處理后，雙相不銹鋼的力學(xué)性能回復(fù)到了未老化狀態(tài)。實(shí)施例3:
本實(shí)施例對(duì)在475°C時(shí)效I千小時(shí)的某雙相不銹鋼件進(jìn)行退火處理。步驟如下第一步。測定鋼件的鐵素體含量和厚度分別為52%和50毫米，確定退火的工藝參數(shù)為520^550 0C，60^90分鐘，退火處理后采用空冷處理。第二步。將雙相不銹鋼件放入真空退火爐中在550°C進(jìn)行60分鐘的退火處理，退火處理后采用空冷處理。第三步。測定退火處理后雙相不銹鋼的沖擊性能，與未時(shí)效狀態(tài)和時(shí)效后的沖擊性能進(jìn)行對(duì)比。如表I所示，采用本發(fā)明的退火方法處理后，雙相不銹鋼的力學(xué)性能回復(fù)到了未老化狀態(tài)。表I實(shí)施例選用雙相不銹鋼的沖擊功的變化 _
權(quán)利要求
1.一種消除雙相不銹鋼低溫時(shí)效脆性的方法，其特征在于對(duì)所述雙相不銹鋼進(jìn)行退火處理，所述退火處理的溫度范圍為52(T620°C，退火時(shí)間為30 90分鐘。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的消除雙相不銹鋼低溫時(shí)效脆性的方法，其特征在于所述退火處理具體包括以下步驟 (1)測定鋼件的鐵素體含量和厚度，根據(jù)測得的鐵素體含量和厚度確定退火的工藝參數(shù)；根據(jù)雙相不銹鋼件的時(shí)效溫度來選擇退火處理的時(shí)間； (2)將雙相不銹鋼件放入退火設(shè)備中進(jìn)行退火處理，選用氬氣作為保護(hù)氣體，退火處理后采用水淬處理或空冷處理。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于根據(jù)雙相不銹鋼中鐵素體的含量來選擇退火處理的溫度范圍 鐵素體含量小于25%，退火溫度選擇55(T620°C ； 鐵素體含量介于25% 50%之間，退火溫度選擇54(T580°C ； 鐵素體含量大于50%，退火溫度選擇52(T550°C。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于根據(jù)雙相不銹鋼件的時(shí)效溫度來選擇退火處理的時(shí)間范圍 時(shí)效溫度低于350°C，退火時(shí)間選擇3(Γ45分鐘； 時(shí)效溫度介于350 450°C,退火時(shí)間選擇45 60分鐘； 時(shí)效溫度高于450°C，退火時(shí)間選擇6(Γ90分鐘。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述退火處理采用的設(shè)備是箱式電阻爐、管式電阻爐或真空退火爐中的一種。
6.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述退火處理在真空或惰性氣氛下進(jìn)行。
7.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于退火處理后根據(jù)雙相不銹鋼件的尺寸來選擇退火處理后的工藝； 厚度小于100毫米，退火處理后采用空冷處理； 厚度大于100毫米，退火處理后采用水淬處理，時(shí)間為15 30分鐘，水溫低于40°C。
全文摘要
本發(fā)明屬于金屬材料熱處理領(lǐng)域，具體涉及一種消除雙相不銹鋼低溫時(shí)效脆性的方法。長期在300~500℃溫度范圍長期服役的雙相不銹鋼，將其在溫度范圍520~620℃，退火時(shí)間為30~90分鐘的工藝條件下進(jìn)行退火熱處理。按照該方法退火后，長期時(shí)效導(dǎo)致的低溫脆性消除掉，材料的硬度、沖擊等力學(xué)性能都回復(fù)到長期時(shí)效前的狀態(tài)。
文檔編號(hào)C21D1/26GK103014260SQ20131000178
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2013年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月5日
發(fā)明者王西濤, 李時(shí)磊, 王艷麗, 張海龍, 李樹肖, 楊濱 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)