一種提高亞穩奧氏體不銹鋼形狀記憶效應的方法
【專利摘要】本發明公開了一種提高亞穩奧氏體不銹鋼形狀記憶效應的方法，屬奧氏體不銹鋼領域。本發明針對亞穩奧氏體不銹鋼形狀記憶效應差的現有問題，而提供一種提高亞穩奧氏體不銹鋼形狀記憶效應的方法。方法的具體步驟如下：（1）將亞穩奧氏體不銹鋼在1000℃~1300℃固溶處理10分鐘~2小時；（2）將經上述固溶處理的亞穩奧氏體不銹鋼在-196℃至形變誘發α′馬氏體轉變的最高溫度Md間拉伸或軋制變形5%~30%，隨后在400℃~800℃退火處理5分鐘~1小時，將上述變形后再退火處理的過程循環1至5次；所述方法處理后的亞穩奧氏體不銹鋼的奧氏體基體中存在α′馬氏體。本發明能顯著提高亞穩奧氏體不銹鋼的形狀記憶效應。
【專利說明】一種提高亞穩奧氏體不銹鋼形狀記憶效應的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及奧氏體不銹鋼，具體涉及一種提高亞穩奧氏體不銹鋼形狀記憶效應的方法。
【背景技術】
[0002]亞穩奧氏體不銹鋼是指經固溶處理后室溫下為單相奧氏體組織，而經變形或者冷卻產生a '馬氏體和e馬氏體的不銹鋼。目前，亞穩奧氏體不銹鋼以AISI304、AISI301和AISI201為代表。1971年，Enami等發現AISI304亞穩奧氏體不銹鋼具有明顯的形狀記憶效應(K.Enami, S.Nenno and Y.Minat0.Scripta metallurgica, 1971,5: 663)。雖然未經特殊處理的亞穩奧氏體不銹鋼的形狀記憶效應顯著低于不銹奧氏體Fe-Mn-S1-Cr-Ni系形狀記憶合金，但是亞穩奧氏體不銹鋼的耐腐蝕性能，尤其是耐酸性能顯著優于Fe-Mn-S1-Cr-Ni系形狀記憶合金。由于亞穩奧氏體不銹鋼工業化生產已非常成熟，如果我們能顯著提高其形狀記憶效應，這將不僅使其成為一類具備應用潛力的形狀記憶合金，而且進一步拓展其應用范圍。因此，如何提高亞穩奧氏體不銹鋼的形狀記憶效應是目前亟待解決的技術問題。
【發明內容】
[0003]本發明正是針對亞穩奧氏體不銹鋼形狀記憶效應差的現有問題，而提供一種提高亞穩奧氏體不銹鋼 形狀記憶效應的方法。
[0004]該方法的具體步驟如下:
(1)將亞穩奧氏體不銹鋼在1000°c~1300°C固溶處理10分鐘~I小時；
(2)將經上述固溶處理的亞穩奧氏體不銹鋼在_196°C至形變誘發a'馬氏體轉變的最高溫度Md間拉伸或軋制變形5%~30%，隨后在400°C ~800°C退火處理5分鐘~I小時，將上述變形后再退火處理的過程循環I至5次。
[0005]本發明所述方法處理后的亞穩奧氏體不銹鋼的奧氏體基體中存在a '馬氏體。亞穩奧氏體不銹鋼的形狀記憶效應源于變形時奧氏體轉變為e馬氏體，以及加熱后e馬氏體逆轉變為奧氏體(K.Enami, S.Nenno and Y.Minat0.Transactions of the JapanInstitute of Metals, 1977，18: 435)。因此，為了獲得好的形狀記憶效應，變形應盡量由e馬氏體轉變來承擔，避免或減少全位錯滑移導致的不可恢復的塑性變形。經綜合分析目前的研究結果以及我們的研究結果，我們認為亞穩奧氏體不銹鋼形狀記憶效應差的主要原因是奧氏體屈服強度低，變形時位錯滑移與e馬氏體轉變同時發生，導致不可恢復的塑性變形的產生。據此，如果要提高亞穩奧氏體不銹鋼的形狀記憶效應就必須提高奧氏體基體的強度。亞穩奧氏體不銹鋼經本發明所述方法處理后將在其奧氏體基體上引入a '馬氏體。而a'馬氏體能顯著強化奧氏體基體，抑制變形時不可恢復的塑性變形的產生。因此，本發明能顯著提高亞穩奧氏體不銹鋼的形狀記憶效應。
[0006]形變誘發a，馬氏體轉變的最高溫度Md常用于判斷變形時亞穩奧氏體不銹鋼發生a '馬氏體轉變所需的變形溫度。當變形溫度高于Md時，亞穩奧氏體不銹鋼變形時不發生形變誘發a ,馬氏體轉變，此時亞穩奧氏體不銹鋼的奧氏體基體上將沒有a '馬氏體引入。當變形溫度低于Md時，亞穩奧氏體不銹鋼變形時將發生形變誘發a '馬氏體轉變，此時亞穩奧氏體不銹鋼的奧氏體基體上將有a '馬氏體引入。如前所述，本發明是通過引A a '馬氏體強化亞穩奧氏體不銹鋼的奧氏體基體，進而顯著提高亞穩奧氏體不銹鋼的形狀記憶效應。此外，工業上常見的最低變形溫度為_196°C (液氮溫度)。因此，為了能滿足工業上大規模生產的要求，同時能在亞穩奧氏體不銹鋼的奧氏體基體上引入a '馬氏體，亞穩奧氏體不銹鋼的形變誘發a '馬氏體轉變的最高溫度Md應高于_196°C。而形變誘發a'馬氏體轉變的最高溫度Md與亞穩奧氏體不銹鋼的合金成分有關。目前，亞穩奧氏體不銹鋼含有Fe、Cr和Ni元素，并包含Mn、S1、Cu、Mo、Al、T1、V、Nb、C和N元素中一種或多種，亞穩奧氏體不銹鋼中各元素的重量百分比含量為=Cr 15~20%，Ni 0^10.5%, Mn 0~13%，Si0~6%，Cu 0~5%，Mo 0~5%，Al 0~1%，Ti 0~0.5%, V 0~0.5%, Nb 0~0.5%, C 0~0.2%, N 0~0.4%,余為Fe和不可避免的雜質。目前可以采用公式Md=580-520C-2S1-16Mn-16Cr-23N1-300N-26Cu-10Mo計算亞穩奧氏體不銹鋼的Md。所以，亞穩奧氏體不銹鋼的各元素重量百分比含量應滿足按公式Md=580-520C-2S1-16Mn-16Cr-23N1-300N-26Cu-10Mo計算得到的形變誘發a'馬氏體轉變的最高溫度Md大于-196°C。
[0007]為了讓亞穩奧氏體不銹鋼獲得最佳的形狀記憶效應，本發明的步驟(1)中所述亞穩奧氏體不銹鋼最好在1050°C~1200°C固溶處理30分鐘~I小時；步驟(2)中最好將經固溶處理的亞穩奧氏體不銹鋼在_196°C至形變誘發a '馬氏體轉變的最高溫度Md間拉伸或軋制變形10%~20%，隨后在500°C~700°C退火處理15分鐘~I小時，將上述變形后再退火處理的過程循環I至2次。
[0008]本發明具有如下優點:能顯著提高亞穩奧氏體不銹鋼的形狀記憶效應，使其成為一類具備應用潛力的形狀記憶合金，從而進一步拓展其應用范圍。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]圖1實施例5的金相照片(a)和X-Ray衍射譜(b)。說明經本發明處理后AISI304亞穩奧氏體不銹鋼的奧氏體基體中存在a '馬氏體。
[0010]圖2實施例23的金相照片(a)和X-Ray衍射譜(b)。說明經本發明處理后AISI304亞穩奧氏體不銹鋼的奧氏體基體中存在a '馬氏體。
【具體實施方式】
[0011]下面給出實施例，以對本發明作進一步說明。
[0012]實施例1~18。
[0013]商用AISI304不銹鋼板材經化驗其各元素的重量百分比含量如下:Cr 18.12%,Ni 8.16%, Mn 1.51%, Si 0.53%, Cu 0.04%, V 0.11%, C 0.04%，余為 Fe 和不可避免的雜質。經公式Md=580-520C-2S1-16Mn-16Cr-23N1-300N-26Cu-10Mo 計算得到其形變誘發 a ’馬氏體轉變的最高溫度Md等于55.34°C，高于-196 °C，因此該合金的拉伸變形溫度范圍為-196°C飛5.34°C。具體處理過程如下:先將板材進行固溶處理，然后分別在不同溫度拉伸變形不同變形量，接著進行退火處理，將上述拉伸變形加退火的過程循環I至5次。采用彎曲變形的方法測試材料的形狀記憶效應:先將試樣在液氮下變形2%，然后再在600°C加熱回復5分鐘。具體處理工藝參數和形狀記憶效應的測量結果見表1。為了比較本發明的效果，表1也給出了僅經過固溶處理的AISI304亞穩奧氏體不銹鋼板材的形狀記憶效應。表I中的數據清楚地表明:本發明能顯著提高AISI304亞穩奧氏體不銹鋼的形狀記憶效應。
[0014]為了驗證經本發明處理后的AISI304亞穩奧氏體不銹鋼的奧氏體基體中存在a /馬氏體，采用金相法和XRD表征了實施例5的微觀組織。圖1中的(a)和(b)分別為實施例5的金相照片和X-Ray衍射譜。從圖中可以看出，實施例5的奧氏體基體上存在a '馬氏體。
[0015]表1實施例f 18的形狀記憶效應。
【權利要求】
1.一種提高亞穩奧氏體不銹鋼形狀記憶效應的方法，該方法所述的亞穩奧氏體不銹鋼含有Fe、Cr和Ni元素，并包含Mn、S1、Cu、Mo、Al、T1、V、Nb、C和N元素中一種或多種，亞穩奧氏體不銹鋼中各元素的重量百分比含量為=Cr 15~20%，Ni 0^10.5%, Mn 0~13%，Si0^6%, Cu 0^5%, Mo 0^5%,Al 0~1%，Ti 0~0.5%，V 0~0.5%，Nb 0~0.5%，C 0~0.2%，N 0~0.4%，余為Fe和不可避免的雜質，其特征在于，方法的具體步驟如下:(I)將亞穩奧氏體不銹鋼在1000°C~1300°C固溶處理10分鐘~I小時；(2)將經上述固溶處理的亞穩奧氏體不銹鋼在-196°C至形變誘發a '馬氏體轉變的最高溫度Md間拉伸或軋制變形59^30%，隨后在4000C~80(TC退火處理5分鐘小時，將上述變形后再退火處理的過程循環I至5次；所述方法處理后的亞穩奧氏體不銹鋼的奧氏體基體中存在a '馬氏體。
2.根據權利要求1所述的一種提高亞穩奧氏體不銹鋼形狀記憶效應的方法，其特征在于，亞穩奧氏體不銹鋼的各元素重量百分比含量滿足按公式Md=580-520C-2S1-16Mn-16Cr-23N1-300N-26Cu-10Mo計算得到的形變誘發a '馬氏體轉變的最高溫度Md大于_196°C。
3.根據權利要求1所述的一種提高亞穩奧氏體不銹鋼形狀記憶效應的方法，其特征在于，步驟(1)中所述亞穩奧氏體不銹鋼在1050°C~1200°C固溶處理30分鐘~I小時。
4.根據權利要求1所述的一種提高亞穩奧氏體不銹鋼形狀記憶效應的方法，其特征在于，步驟(2)中將經固溶處理的亞穩奧氏體不銹鋼在-196°C至形變誘發a '馬氏體轉變的最高溫度Md間拉伸或軋制變形10%~20%，隨后在500°C ~700°C退火處理15分鐘~I小時，將上述變形后再 退火處理的過程循環I至2次。
【文檔編號】C21D8/00GK103773933SQ201410026062
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年1月21日 優先權日:2014年1月21日
【發明者】彭華備, 陳捷, 文玉華 申請人:四川大學