《控制奥氏体不锈钢晶界特征的方法.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《控制奥氏体不锈钢晶界特征的方法.pdf（6页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、10申请公布号CN102031344A43申请公布日20110427CN102031344ACN102031344A21申请号201010594071022申请日20101217C21D1/09200601C21D1/1820060171申请人南京理工大学地址210094江苏省南京市孝陵卫200号72发明人杨森74专利代理机构南京理工大学专利中心32203代理人唐代盛54发明名称控制奥氏体不锈钢晶界特征的方法57摘要本发明涉及一种控制奥氏体不锈钢晶界特征的方法，首先对奥氏体不锈钢进行预处理，将奥氏体不锈钢板切割为4040MM的方块，并用砂纸逐级打磨到800号；然后将预处理好的材料置于激光加工工。
2、作台，调整激光器输出功率、脉宽、光斑大小和搭接率，对材料表面进行激光冲击处理；最后将激光冲击处理过的材料置于热处理炉中，保温后取出水淬，从而实现对奥氏体不锈钢晶界特征的控制。本发明能够提高奥氏体不锈钢耐晶间腐蚀性能，并能对奥氏体不锈钢构件进行原位修复。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页附图1页CN102031347A1/1页21一种控制奥氏体不锈钢晶界特征的方法，其特征在于首先对奥氏体不锈钢进行预处理，将奥氏体不锈钢板切割为4040MM的方块，并用砂纸逐级打磨到800；然后将预处理好的材料置于激光加工工作台，调整激光器输出功率、脉宽、光斑大小。
3、和搭接率，对材料表面进行激光冲击处理；最后将激光冲击处理过的材料置于热处理炉中，保温后取出水淬，从而控制了奥氏体不锈钢的晶界特征。2根据权利要求1所述的控制奥氏体不锈钢晶界特征的方法，其特征在于调整激光器的工艺参数如表1。3根据权利要求1所述的控制奥氏体不锈钢晶界特征的方法，其特征在于在热处理时，在9001000保温224小时。权利要求书CN102031344ACN102031347A1/3页3控制奥氏体不锈钢晶界特征的方法技术领域0001本发明属于控制奥氏体不锈钢表层组织技术，特别是一种控制奥氏体不锈钢晶界特征的方法。背景技术0002造成奥氏体不锈钢耐晶间腐蚀性能低下的一个主要因素是奥氏体不。
4、锈钢极易敏化。而敏化将导致材料晶间腐蚀和晶间应力腐蚀的出现，最终导致构件的失效。晶界作为多晶材料的一个重要的结构特征对材料的性能有重要的影响。研究发现许多现象（晶界扩散、析出、腐蚀）与晶界的结构密切相关。低能CSL晶界（特别是3）显现了对滑移、断裂、腐蚀和应力腐蚀裂纹、敏化和溶质偏析（平衡和非平衡）强烈的抑制作用，有的甚至是完全免疫的。低能CSL晶界在多晶材料中普遍存在，它的出现频率与材料的制备过程（例如铸造、变形、再结晶和热处理）密切相关。而自由晶界（29）由于具有高的能量和高的移动性，常成为裂纹生长的核心和裂纹扩展的通道，从而导致晶间腐蚀裂纹和晶间应力腐蚀裂纹的出现。日本东北大学材料系渡边。
5、忠雄教授在1984年提出了“晶界设计和控制”的概念。通过对晶界类型的设计和分布的控制，来对材料的性能，例如强度、韧性及耐腐蚀性能，进行优化和提高。随后加拿大材料科学家将此概念演绎为“晶界工程”。所谓的晶界工程（GRAINBOUNDARYENGINEERING）就是通过一定的热机械加工方法，来控制材料的晶界分布特征，特别是提高特殊晶界的比率，并使连续的自由晶界弥散化，从而达到控制和优化材料性能的目的。0003目前，几乎所有研究者采用的都是预应变退火或预应变再结晶的热机械加工方法，而应变都是通过冷轧的方式引入。一方面该方法只适用于平板件，而对于不规则形状件以及零部件的修复并不适用。另外，该方法常需。
6、要在较高的温度下长时间地进行退火处理（大于72小时），极大地增加了能耗（SHIMADAM,KOKAWAH,WANGZJ,SATOYS,KARIBEI,ACTAMATER2002,502331）。0004激光是一种可控性极强的高能密度热源，它为材料的加工和处理提供了其它常规手段无法实现的极端条件。与传统的表面强化工艺相比，激光表面处理具有易于控制、柔性高、无污染、原位作用等特点，因而自从其诞生以来被广泛用于材料的表面改性。激光冲击强化是利用高功率（109W/CM2）短脉冲（NS级）的激光辐射金属材料表面，使金属表面极薄层的金属汽化后形成高温高压的等离子体，等离子体急剧膨胀爆炸产生冲击波冲击材料表。
7、面使其发生塑性变形，在表面形成残余压应力，应力/应变层厚度可达1MM。该技术已经被广泛用于提高材料的硬度、疲劳强度和耐磨损性能，但已有报道都是从激光冲击引起材料表层应力分布变化以及使材料晶粒细化的角度进行的，尚无采用激光冲击结合高温热处理控制材料晶界特征分布的报道。发明内容0005本发明的目的在于提供一种控制奥氏体晶界特征分布的方法，从而提高奥氏体不说明书CN102031344ACN102031347A2/3页4锈钢耐晶间腐蚀性能，并能对奥氏体不锈钢构件进行原位修复。0006实现本发明目的的技术解决方案为一种控制奥氏体不锈钢晶界特征的方法，首先对奥氏体不锈钢进行预处理，将奥氏体不锈钢板切割为4。
8、040MM的方块，并用砂纸逐级打磨到800；然后将预处理好的材料置于激光加工工作台，调整激光器输出功率、脉宽、光斑大小和搭接率，对材料表面进行激光冲击处理；最后将激光冲击处理过的材料置于热处理炉中，保温后取出水淬，从而控制了奥氏体不锈钢的晶界特征。0007本发明与现有技术相比，其显著优点能够提高奥氏体不锈钢耐晶间腐蚀性能，并能对奥氏体不锈钢构件进行原位修复。将经过本发明处理的材料制成标准金相试样，打磨、抛光、电解腐蚀后利用背散射衍射技术测试材料的晶界特征分布，组织中特殊晶界的比率可以达到74以上；在相同的敏化条件下，材料的耐腐蚀性能较原材料提高约23倍。图1（A）所示为原材料组织中晶界特征分布。
9、情况，其中特殊晶界（29）的比率为545，图1（B）所示为经过上述方法处理的材料组织中晶界特征分布情况，其中特殊晶界的比率为784，图中黑色线条代表高能自由晶界，灰色线条代表低能CSL晶界。0008下面结合附图对本发明作进一步详细描述。附图说明0009图1是奥氏体不锈钢晶界特征分布示意图（A）处理前（B）处理后。具体实施方式0010本发明是立足于晶界工程的概念，通过激光冲击来引入应变，通过后续的高温热处理来调控材料表层的晶界特征分布，从而使奥氏体不锈钢的耐腐蚀性能得以提高，即对奥氏体不锈钢板进行预处理，将奥氏体不锈钢板切割为4040MM的方块，并用砂纸逐级打磨到800。将预处理好的材料置于激光。
10、加工工作台，调整激光器输出功率、脉宽、光斑大小和搭接率，对材料表面进行激光冲击处理，具体工艺参数见表1。将激光冲击处理过的材料置于热处理炉中，在9001000保温224小时后取出水淬。0011在以下实施例和对比例中，用特殊晶界百分数（）来表示材料晶界特征分布的优化效果，值越高说明晶界优化效果越好；用再活化电流比率（）和腐蚀速度（GM2H1）分别来表示材料的耐腐蚀性，再活化电流比率越低，腐蚀速度值越小，说明材料的耐腐蚀性越好。0012实施例1利用调Q钕玻璃激光器对奥氏体不锈钢进行表面冲击处理，具体工艺参数见表1。随后，在927，947和967下分别对被冲击试样进行24小时的退火处理，可使处理层低。
11、能CSL重位点阵晶界（29）的比率达到74以上，具体测试结果见表2。说明书CN102031344ACN102031347A3/3页50013实施例2常温下在05MH2SO4001MKSCN溶液中对处理材料进行电化学腐蚀实验，再活化电流比率随敏化温度和时间而变化，在650敏化2小时测得的再活化电流比率列于表2。0014实施例3被处理材料在650敏化2小时后，在沸腾硫酸硫酸铁溶液中经72小时腐蚀后测得的腐蚀速度列于表2。0015对比例1为了比较处理材料与原始材料组织和性能上的差异，取原始材料一块在1050固溶处理30分钟，随后在650敏化2小时，然后在常温下在05MH2SO4001MKSCN溶液中对处理材料进行电化学腐蚀实验，在沸腾硫酸硫酸亚铁溶液中进行72小时化学腐蚀实验，测试结果列于表2。可以发现，在相同的敏化条件下，晶界结构优化试样的耐腐蚀性能较原材料的耐腐蚀性能得到了大幅提高。说明书CN102031344ACN102031347A1/1页6图1说明书附图CN102031344A。