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CN117126989A - 一种提升316l奥氏体不锈钢耐腐蚀性能的热处理方法 - Google Patents

一种提升316l奥氏体不锈钢耐腐蚀性能的热处理方法 Download PDF

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CN117126989A
CN117126989A CN202311096508.1A CN202311096508A CN117126989A CN 117126989 A CN117126989 A CN 117126989A CN 202311096508 A CN202311096508 A CN 202311096508A CN 117126989 A CN117126989 A CN 117126989A
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austenitic stainless
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李绍宏
贾芸霏
郭涵
刘朝泽
高俊康
李俊
卜恒勇
李萌蘖
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Kunming University of Science and Technology
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Kunming University of Science and Technology
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Abstract

本发明公开一种提升316L奥氏体不锈钢耐腐蚀性能的热处理方法，首先将经表面处理后的光亮316L奥氏体不锈钢进行多道次冷轧至变形量达75‑85％，然后将经多道次冷轧后的316L奥氏体不锈钢置于氩气保护或真空保护的750‑780℃退火炉中进行退火处理以获得具有层状异质结构微观组织。本发明所获得的316L奥氏体不锈钢在液态铅铋共晶合金中的耐腐蚀性能显著增强。用本发明制备而成的具有层状异质结构微观组织的316L奥氏体不锈钢包壳管在铅基反应堆中的安全性得到提高，且方法成本低廉，可操作性强，能满足铅铋反应堆中包壳管在液态铅铋共晶合金中的耐腐蚀性能要求。

Description

一种提升316L奥氏体不锈钢耐腐蚀性能的热处理方法
技术领域
本发明属于材料热处理技术领域，具体涉及一种提升316L奥氏体不锈钢耐腐蚀性能的热处理方法。
技术背景
核能具有环保且可持续发展等优势，已成为目前解决全球能源危机和环境问题的有效方法之一。随着反应堆的不断发展，因第四代反应堆在安全性和经济性等方面具有显著优势而成为全球研究热点。在铅铋冷快堆中，堆心材料的选择对核电站的安全运行是至关重要的，奥氏体不锈钢具有优异的可加工性和耐腐蚀性能而被广泛的用于反应堆结构材料。其中316L奥氏体不锈钢在抗辐照和耐腐蚀方面表现出良好的潜能。由于新一代铅基反应堆中液态金属腐蚀(LMC)对包壳材料结构的完整性和寿命构成了严重的威胁，为了提升铅铋冷却快堆的使用寿命和提高核反应堆的安全性，开发出一种提升耐铅铋腐蚀性能的316L奥氏体不锈钢。
发明内容
本发明提出一种提升316L奥氏体不锈钢耐液态铅铋共晶合金腐蚀性能的热处理方法，可操作性高、成本低廉，方法简单。本发明通过对316L奥氏体不锈钢进行层状异质微观结构构筑和热处理方法来提升316L奥氏体不锈钢的耐腐蚀性能，所制备的316L不锈钢具有良好耐腐蚀性能。
本发明的技术方案如下：
一种提升316L奥氏体不锈钢耐液态铅铋共晶合金腐蚀性能的热处理方法：
S1：将经表面处理后厚度为10mm的光亮316L奥氏体不锈钢进行固溶处理，1050-1100℃下保温30min得到平均晶粒尺寸为70-80μm的均匀奥氏体组织样品；
S2：将S1样品进行多道次冷轧处理至总变形量达85％；
S3：将S2中处理过的样品在氩气保护或真空保护的750-780℃退火炉中进行退货处理；
S4：S3中样品退火时间为10-30min获得具有层状异质结构的316L奥氏体不锈钢样品；
S5：将S4所得样品于铅铋颗粒封装于同一石英管内放入550℃的箱式电阻炉中，使铅铋共晶合金充分熔化并高温腐蚀。
优选的，S1中316L奥氏体不锈钢的化学成分，按重量百分比计：C：0.024；Si：0.32；Mn：1.01；P：0.024；S：0.003；Cr：16.43；Ni：10.02；Mo：2.04，余量为铁和其他不可避免杂质元素。
基于上述技术方案，本发明的有益效果在于：
(1)本发明处理方法，经高温固溶处理得到晶粒尺寸均匀奥氏体。
(2)本发明处理方法，较常规316L奥氏体不锈钢更耐3.5％NaCl水溶液电化学腐蚀。
(3)本发明处理方法，较常规316L奥氏体不锈钢更耐液态铅铋共晶合金高温腐蚀。
附图说明
此处附图用于说明本实验具体实施例，构成申请的一部分，但并不构成对本发明实施例的限定。
图1为常规处理样品与本发明处理样品的电化学腐蚀对比：a为对比例1热处理样品，b为实施例1热处理样品。
图2为常规处理样品与本发明处理样品经液态铅铋共晶合金腐蚀在550℃，高温腐蚀250h后扫描电镜对比图：a为对比例2热处理样品，b为实施例2热处理样品。
图3为常规处理样品与本发明处理样品经液态铅铋共晶合金在650℃腐蚀250h后扫描电镜对比图：a为对比例3热处理样品，b为实施例3热处理样品。
图4为常规处理样品与本发明处理样品经液态铅铋共晶合金在550℃腐蚀250h后样品腐蚀深度统计：a为对比例2热处理样品，b为实施例2热处理样品。
具体实施案例
下面结合具体实施例及附图进一步阐述本发明的内容，但本发明不局限于以下实施例。
实施例中将当前广泛使用的316L奥氏体不锈钢作为研究对象，其化学成分按重量百分比计，如下：C：0.024；Si：0.32；Mn：1.01；P：0.024；S：0.003；Cr：16.43；Ni：10.02；Mo：2.04，余量为铁和其他不可避免杂质元素；实施例中使用的316L奥氏体不锈钢产品规格使10*10*1.5mm。
实施例1
一种提升316L奥氏体不锈钢耐NaCl水溶液电化学腐蚀性能的热处理方法：
S1：将316L奥氏体不锈钢样品置于箱式电阻炉nei1，以80℃/min的速率升温至AC3上190℃的温度，即1050℃，进行一次高温固溶，待样品中合金元素充分溶解，以及大部分碳化物溶解后保温，保温时间为30min；
S2：将保温后的样品取出，经表面光亮后进行多道次冷轧至总变形量达85％；
S3：将经冷轧后的样品在750℃条件下保温10min进行退火处理；
S4：将样品放入NaCl溶液中进行电化学腐蚀，得到样品极化曲线如图1。
实施例2
一种提升316L奥氏体不锈钢耐液态铅铋共晶合金腐蚀性能的热处理方法：
S1：将316L奥氏体不锈钢样品置于箱式电阻炉nei1，以80℃/min的速率升温至AC3上190℃的温度，即1050℃，进行一次高温固溶，得到平均晶粒尺寸为70-80μm的均匀奥氏体组织，保温时间为30min；
S2：将保温后的样品取出，经表面光亮后进行多道次冷轧至总变形量达85％；
S3：将经冷轧后的样品在氩气保护或真空保护的750℃条件下保温10min进行退火处理；
S4：将样品与铅铋颗粒封装与同一石英管内放入550℃的箱式电阻炉中，使铅铋共晶合金充分熔化，并与样品进行高温腐蚀250h。
实施例3
一种提升316L奥氏体不锈钢耐液态铅铋共晶合金腐蚀性能的热处理方法：
S1：将316L奥氏体不锈钢样品置于箱式电阻炉内，以80℃/min的速率升温至AC3上190℃的温度，即1050℃，进行一次高温固溶，得到平均晶粒尺寸为70-80μm的均匀奥氏体组织，保温时间为30min；
S2：将保温后的样品取出，经表面光亮后进行多道次冷轧至总变形量达85％；
S3：将经冷轧后的样品在氩气保护或真空保护的780℃条件下保温15min进行退火处理；
S4：将样品与铅铋颗粒封装与同一石英管内放入650℃的箱式电阻炉中，使铅铋共晶合金充分熔化，并与样品进行高温腐蚀250h。
对比例1
S1：将316L奥氏体不锈钢置于箱式电阻炉内，以80℃/min的速率升温至AC3上190℃的温度，即1050℃，进行一次高温固溶，待样品中合金元素充分溶解，以及大部分碳化物溶解后保温，保温时间为30min；
S2：将样品放入NaCl溶液中进行电化学腐蚀，得到样品极化曲线如图1。
对比例2
S1：将316L奥氏体不锈钢置于箱式电阻炉内，以80℃/min的速率升温至AC3上190℃的温度，即1050℃，进行一次高温固溶，待样品中合金元素充分溶解，以及大部分碳化物溶解后保温，保温时间为30min；
S2：将样品与铅铋颗粒封装与同一石英管内放入550℃的箱式电阻炉中，使铅铋共晶合金充分熔化，并与样品进行高温腐蚀250h。
对比例3
S1：将316L奥氏体不锈钢置于箱式电阻炉内，以80℃/min的速率升温至AC3上190℃的温度，即1050℃，进行一次高温固溶，待样品中合金元素充分溶解，以及大部分碳化物溶解后保温，保温时间为30min；
S2：将样品与铅铋颗粒封装与同一石英管内放入650℃的箱式电阻炉中，使铅铋共晶合金充分熔化，并与样品进行高温腐蚀250h。
图1为常规处理样品与本发明处理样品的电化学腐蚀对比(a为对比例1热处理样品，b为实施例1热处理样品)，可以从图中看出实施例热处理样品击破电位明显高于对比例样品，由此可以证明实施例热处理样品耐腐蚀性出色。
图2为常规处理样品与本发明处理样品经液态铅铋共晶合金腐蚀在550℃高温腐蚀250h后扫描电镜对比图(a为对比例2热处理样品，b为实施例2热处理样品)；可以从图中看出，对比例的腐蚀层厚度高于实施例热处理样品。
图3为常规处理样品与本发明处理样品经液态铅铋共晶合金腐蚀在650℃腐蚀250h后扫描电镜对比图(a为对比例3热处理样品，b为实施例3热处理样品)；可以从图中看出，对比例的腐蚀层厚度高于实施例热处理样品。
图4为对比例样品与热处理后样品铅铋腐蚀后样品腐蚀深度统计(a为对比例2热处理样品，b为实施例2热处理样品)，统计方法是将常规处理样品与本发明处理后的样品在550℃的液态铅铋共晶合金中腐蚀250h后，采用扫描电镜对样品截面上腐蚀层的厚度进行测量，每间隔2μm获取一个腐蚀层厚度数据，对所获得的全部腐蚀层厚度数据取平均值进行对比，通过腐蚀层厚度测量得出实施例样品腐蚀层深度小于对比例样品的腐蚀层厚度。
尽管已经描述和列出影响本实验因素的主要发明例，本领域的普通人员可以理解，在不脱离本发明原理和宗旨的前提下可以对实施例进行多种变化、探究、修改和组合，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种提升316L奥氏体不锈钢的耐腐蚀性能的热处理方法，包括以下步骤：
S1：将厚度为10mm的光亮316L奥氏体不锈钢进行固溶处理，1050-1100℃下保温30min，得到平均晶粒尺寸为70-80μm的均匀奥氏体组织样品；
S2：将S1样品进行多道次冷轧处理至总变形量达85％；
S3：将S2中处理过的样品在750-780℃退火炉中进行退火处理；
S4：S3中样品退火时间为10-30min获得具有层状异质结构的316L奥氏体不锈钢。
2.根据权利要求1所述的热处理方法，其特征在于：处理的316L奥氏体不锈钢的化学成分，按重量百分比计：C：0.024；Si：0.32；Mn：1.01；P：0.024；S：0.003；Cr：16.43；Ni：10.02；Mo：2.04，余量为铁和其他不可避免杂质元素。
3.根据权利要求1所述的热处理方法，其特征在于：所述S1中，固溶处理的温度为1050-1060℃，保温30min。
4.根据权利要求1所述的热处理方法，其特征在于：所述S3中，退火处理在氩气保护或真空保护下进行。
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