CN107537860A - 采用冷轧调整tp347h奥氏体耐热钢组织的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开采用冷轧调整TP347H奥氏体耐热钢组织的方法，利用冷轧工艺使TP347H奥氏体耐热钢产生至少60％的变形量，在这一过程中α’马氏体形成且数量不断增加，ε马氏体数量减少，表现出显微硬度和力学性能的提升。

Description

采用冷轧调整TP347H奥氏体耐热钢组织的方法

技术领域

本发明属18Cr-8Ni奥氏体耐热钢生产技术领域，更加具体的说，特别涉及一种采用不同变形量冷轧调整奥氏体组织的方法。

背景技术

TP347H奥氏体耐热钢是在传统的18-8(1Cr19Ni11Nb)型奥氏体钢的基础上加入一定量的Nb，以弥散析出Nb(C，N)的方式提高钢的热强性，是传统18-8奥氏体钢中综合性能较强的耐热钢之一，被应用于600MW超临界机组的高温过热器管。通过Cr和Ni含量的提高，使钢材具有较好的塑韧性、优良的组织热稳定性、较强的抗蒸汽氧化性能和烟气腐蚀性能、较好的焊接性能、以及相对低廉的生产成本，但是TP347H为单相的奥氏体组织，塑韧性优异而强度不够高，需要结合TP347H的生产加工过程，研究一种简单易行的改进方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种采用冷轧调整TP347H奥氏体耐热钢组织的方法，在这一过程中实现在单相奥氏体基体中引入一定量的α’马氏体组织(α’马氏体组织具有突出的强度，但韧性较差)，使TP347H在保持塑韧性的同时提高强度，即实现α’马氏体和奥氏体性能的综合提升。

本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现：

采用冷轧调整TP347H奥氏体耐热钢组织的方法，冷轧温度为室温15—30摄氏度，优选20—25摄氏度，冷轧变形量至少为60％，优选60—90％。冷轧变形量是指在TP347H奥氏体耐热钢样品厚度方向上的变形量，即经冷轧处理后厚度的变化量与样品初始厚度的比值。

使用金相显微镜、TEM、XRD对TP347H奥氏体耐热钢在冷轧过程中的组织变化进行表征，观察发现，变形量从0→30％过程中，TP347H中奥氏体沿{111}面发生滑动，继而位错滑移产生层错，随着变形量继续增加，ε马氏体开始形成。变形量30→60％过程中，ε马氏体数量增多，同时晶体内滑移遇到阻碍，产生大量机械孪晶来协调应力应变。变形量60→90％过程中，α’马氏体形成且数量不断增加，ε马氏体数量减少。TP347H奥氏体耐热钢在冷轧变形作用下的马氏体转变机制，随着冷轧变形量从15→90％，依次发生的转变机制有γ(fcc)→ε(hcp),γ(fcc)→mechanical twin,ε(hcp)→α’(bcc)，γ(fcc)→α’(bcc)，通过X射线衍射测试，对不同变形量下形成α’马氏体的含量进行定量分析。经过冷轧变形改变了TP347H的单相奥氏体组织结构，定量引入第二相，变形量60→90％过程中，α’马氏体形成且数量不断增加，α’马氏体体积分数达到5％—35％，此时TP347H的硬度和力学强度随之增加。

本发明的技术方案通过相变强化提高TP347H强度。在保证TP347H优异塑韧性的前提下，控制冷轧制度调整第二相的含量，利用第二相高强度特性，改善TP347H奥氏体耐热钢的综合力学性能。

附图说明

图1是固溶状态的金相组织照片。

图2是30％冷轧变形量样品的金相组织照片。

图3是60％冷轧变形量样品的金相组织照片。

图4是90％冷轧变形量样品的金相组织照片。

图5是30％冷轧变形量样品的TEM照片。

图6是图5中圆形区域的衍射斑示意图。

图7是60％冷轧变形量样品的TEM照片。

图8是图7中圆形区域的衍射斑示意图。

图9是90％冷轧变形量样品的TEM照片。

图10是图9中圆形区域的衍射斑示意图。

图11是TP347H不同冷轧变形量样品的X射线衍射图谱，其中1为固溶样品；2为30％冷轧变形量样品；3为60％冷轧变形量样品；4为90％冷轧变形量样品。

图12是TP347H不同冷轧变形量样品中α’马氏体体积分数—冷轧变形量曲线图。

图13是TP347H不同冷轧变形量样品的硬度—冷轧变形量曲线图。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。

采用TP347H奥氏体耐热钢圆钢为初始材料，经过线切割加工7片100×50×10(mm，长×宽×高)试样，将试样放入马弗炉加热至1150℃保温30分钟，出炉后迅速水冷。

对固溶态的TP347H奥氏体耐热钢进行不同变形量的冷轧试验(温度为室温20—25摄氏度)，每道次变形量为5％—15％(沿试样高度方向上的变形量，即沿厚度方向的变形量)，每道次间隔10分钟，分别获得15％，30％，45％，60％，75％，90％变形量的轧板，厚度方向上的大小依次为8.5mm，7mm，5.5mm，4mm，2.5mm，1mm。

TP347H奥氏体耐热钢的元素组成

使用日本奥林巴斯GX-FSL的金相显微镜，日本电子JEM-2100F的透射电子显微镜、德国布鲁克的D8Advanced X射线衍射仪和上海恒一的MH-6L显微硬度计，对上述制备的不同变形量的试样进行表征。

由图1—4的金相显微组织照片可知，固溶样品是完全奥氏体组织；在30％变形量样品中存在发生滑移和层错的奥氏体组织和少量ε马氏体组织；在60％变形量样品中有机械孪晶结构存在的奥氏体组织和大量ε马氏体组织，并且还有少量的α’马氏体开始形核；在90％变形量样品存在大量高密度的位错和碎化的α’马氏体组织。由图5—10基本表现出相同的变化趋势，30％冷轧变形量样品的TEM组织和衍射斑，可知在这一冷轧变形量下，样品组织为面心立方的奥氏体和六方的ε马氏体；60％冷轧变形量样品的TEM组织和衍射斑，可知在这一冷轧变形量下，样品组织为奥氏体机械孪晶；90％冷轧变形量样品的TEM组织和衍射斑，可知在这一冷轧变形量下，样品组织为面心立方的奥氏体和体心立方的α’马氏体。

利用X射线衍射仪进行物相分析，如附图11和12所示，固溶样品和30％变形量样品中只存在的奥氏体峰，没有发现α’马氏体的衍射峰，60％变形量样品的XRD衍射图谱可以发现极弱的fcc(110)峰，对α’马氏体体积分数计算结果为5.4％，90％变形量样品中存在明显的fcc(110)峰，含有的α’马氏体体积分数为30.8％。其中α’马氏体体积分数计算参考文献：Dong-Seok Leem,Yong-Deuk Lee,Joong-Hwan Jun,and Chong-Sool Choi,Amount ofretained austenite at room temperature after reverse transformation ofmartensite to austenite in an Fe-13％Cr-7％Ni-3％Si martensitic stainlesssteel,Scripta Materialia 45(2001)767-772。

α’马氏体体积分数计算公式

如图13所示，样品的显微硬度随冷轧变形量的增大而增大，固溶样品维氏硬度为178HV，经过90％变形量维氏硬度达到473HV，显微硬度的变化趋势与α’马氏体的体积分数变化趋势相同，说明α’马氏体含量增加使样品的显微硬度提升。样品室温20—25摄氏度下的抗拉强度580Mpa，屈服强度305Mpa，延伸率51％；且随冷轧变形量的增大，表现出整体力学性能的增强。

以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.采用冷轧调整TP347H奥氏体耐热钢组织的方法，其特征在于，冷轧变形量至少为60％。

2.根据权利要求1所述的采用冷轧调整TP347H奥氏体耐热钢组织的方法，其特征在于，冷轧变形量为60—90％。

3.根据权利要求1所述的采用冷轧调整TP347H奥氏体耐热钢组织的方法，其特征在于，α’马氏体体积分数达到5％以上。

4.根据权利要求2所述的采用冷轧调整TP347H奥氏体耐热钢组织的方法，其特征在于，α’马氏体体积分数达到5％—35％。

5.根据权利要求1所述的采用冷轧调整TP347H奥氏体耐热钢组织的方法，其特征在于，在冷轧过程中，变形量从0到30％过程中，TP347H中奥氏体发生滑动和位错，ε马氏体开始形成；变形量由30到60％过程中，ε马氏体数量增多，同时晶体内滑移遇到阻碍，产生机械孪晶；变形量从60到90％过程中，α’马氏体形成且数量不断增加，ε马氏体数量减少。

6.根据权利要求1—5之一所述的采用冷轧调整TP347H奥氏体耐热钢组织的方法，其特征在于，冷轧温度为15—30摄氏度，优选20—25摄氏度。

7.如权利要求1—5之一所述的采用冷轧调整TP347H奥氏体耐热钢组织的方法在改善TP347H奥氏体耐热钢的硬度中的应用。

8.如权利要求1—5之一所述的采用冷轧调整TP347H奥氏体耐热钢组织的方法在改善TP347H奥氏体耐热钢的力学性能中的应用。

9.如权利要求1—5之一所述的采用冷轧调整TP347H奥氏体耐热钢组织的方法在控制TP347H奥氏体耐热钢中α’马氏体析出量中的应用。