生產高強度的奧氏體鋼棒材的方法和由該方法生產的棒材的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及生產具有至少150mm2的截面面積和高于1200MPa的拉伸強度的奧氏 體鋼（austenitic steel)的棒材（rod)的方法，以及具有這些性質的棒材。
【背景技術】
[0002] 通常已知的生產抗腐蝕的、具有高于150mm2的截面面積（即具有14mm的直徑）的 粗鋼棒材的方法，其是基于對鋼的化學組成的昂貴改性隨后塑性處理如例如鍛造，這些方 法不允許在這些棒材中獲得高于IOOOMPa的拉伸強度UTS (極限抗拉強度）和高于900MPa 的屈服應力YS。還已知存在具有>1000MPa的高強度UTS的線材，但是它們是通過多程拉制 (multiple-pass drawing)生產的，然而一般認為該技術不能生產粗的棒材。
[0003] 自從一百多年前，被稱為靜液力擠壓（hydrostatic extrusion)的塑性處理方 法已為人所知（美國專利號524504)。在此方法中，將坯料（鋼坯，billet)(待擠壓的 材料）置于填充有傳壓介質的高壓室中。將該高壓室從一側用活塞封閉，并且從另一側 用陰模（die)封閉，所述陰模被恰當地成形為最終產品的所需形狀。當向倉室的深度中 移動時，活塞壓縮傳壓介質，由此增加所述室中的靜液壓力。在達到是坯料材料的特性 的臨界壓力之后，坯料開始被擠壓通過陰模而形成所需產品。靜液力擠壓過程的重要參 數之一是被稱作收縮率（縮減，reduction)!?的參數，其描述了坯料的橫截面的減小程度 并且被定義為在擠壓之前的坯料截面面積與擠壓之后的產品截面面積之比。自從開始 用靜液力擠壓過程的實驗以來，已經有許多描述使用此方法用于處理各種金屬、合金、復 合材料、塑料和其他材料的文獻報道，但是，在工業規模上，它還從未被用于靜液力擠壓 鋼材。不過，靜液力擠壓過程為了實驗目的被考察并且由J. Budniak, M. Lewandowska, W. Pachla, M. Kulczyk, K. J. .Kurzydk)WSki在 "The influence of hydrostatic extrusion on the properties of austenitic stainless steel (靜液力擠壓對奧氏體不銹鋼性質 的影響）" [Solid State Phenomena(固態現象）2006,第 114 卷，第 57-62 頁]中。在 此出版物中報道的結果涉及具有機械強度UTS>1200MPa但是具有小直徑（低于6mm)的 棒材。所述棒材是通過每程中的收縮率不超過2的累積方法（一種多程過程）擠壓的。 也沒有考查鋼的靜液力擠壓對在所獲得的棒材的橫截面上的機械性質的分布的影響。 M. Pisarek，P. K^dzierzawski, T. Piocii'iski，M. Janik-Czachor，K. J. KAirzydiowsld 在 ^Characterization of the Effects of Hydrostatic Extrusion on Grain Size, Surface composition and the Corrosion Resistance of Austenitic Stainless Steels(靜 液力擠壓對奧氏體不銹鋼的晶粒尺寸、表面組成和耐腐蝕性的影響的表征）" [Materials Characterization (材料表征），59, 9 (2009) 1292-1300]中描述了他們關于靜液力擠壓的 奧氏體鋼的腐蝕和其他表面性質的研宄的結果，但是他們的實驗僅僅包括具有小直徑的、 通過累積若干擠壓程（每個程具有低的低截面收縮率）生產的棒材。P.Czark 〇WSki，A. T. Krawczynska, R. Slesinski, T. Brynk, J. Budniak, M. Lewandowska, K. J. .Kurzydtowski 的論文"Low-temperature mechanical properties of 316L type steel after hydrostatic extrusion(在靜液力擠壓之后316L型鋼的低溫機械性質）" [Original Research Article Fusion Engineering and Design (原始研宄文章融合工程和設計），第 86卷，第9-11期，2011年10月，第2517-2521頁]呈現了研宄在低溫下經受靜液力擠壓 的奧氏體鋼的機械性質的結果，但是此出版物僅涉及以具有低的單程收縮率的累計方式生 產的小直徑（最多6_)的產品。在現有文獻中，人們甚至不能找到關于以下的推測性觀點： 在單程中以高收縮度進行鋼的靜液力擠壓的可能性，或者利用此技術以任意高的收縮度的 可能性，或者它用于制造具有較大直徑的鋼棒材的用途。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的是開發一種由耐腐蝕的鋼制成的棒材的技術，所述棒材具有大的橫 截面面積和迄今為止僅在具有小直徑的線材和棒材中獲得的強度參數。
[0005] 此目的通過使用歸因于奧氏體鋼的塑性變形所致的應變硬化達成，所述塑性變形 通過施加在由奧氏體鋼制成的坯料上的單程（one-pass)靜液力擠壓實現，所述坯料具有 低于l〇〇°C的初始溫度。在坯料擠壓期間，坯料的截面面積的收縮率至少為2。
[0006] 在根據本發明的方法的一個實施方案中，待經受靜液力擠壓的坯料的溫度等于室 溫。
[0007] 在根據本發明的方法的另一個實施方案中，在靜液力擠壓期間發生的坯料的橫截 面面積的收縮率落在2至2. 56的范圍內。
[0008] 在根據本發明的方法的另一個實施方案中，經受靜液力擠壓的坯料由按重量百 分數表示的化學組成為如下的鋼制成：低于0. 1%的碳，低于1%的硅，低于2%的錳、低于 0. 05的磷，低于0. 03的硫，15 %至20 %的絡，低于3 %的鉬，8 %至19 %的鎳，低于2 %的銅， 低于0. 8%的鈦，低于0. 22%的氮，以及余量的鐵和其他不可避免的雜質。
[0009] 在根據本發明的方法的另一個實施方案中，坯料的靜液力擠壓以恒定的線速度進 行。
[0010] 在根據本發明的方法的另一個實施方案中，擠壓坯料的傳壓介質的壓力不低于 600MPa〇
[0011] 在根據本發明的方法的另一個實施方案中，在靜液力擠壓過程開始之前，坯料用 銅基潤滑劑（基于銅的潤滑劑，copper-based lubricant)覆蓋。
[0012] 根據本發明的棒材的特征在于，其是根據上述方法生產的。
[0013] 根據本發明所述的方法的主要優點是以簡單和廉價的方式生產耐腐蝕且具有市 場上不可獲得的優良機械性能的產品的可能性。本發明的額外優點在于，由于根據本發明 生產的具有高機械強度的材料的可用性，所以我們可