專利名稱：：Fe-32%Ni合金的晶粒超細化方法
技術領域：
：本發明涉及的是一種金屬材料
技術領域：
的晶粒細化方法，具體是一種Fe-32%Ni合金的晶粒超細化方法。技術背景晶粒細化是在不犧牲材料強度指標的前提下提高材料塑性指標的唯一途徑，因此，細化晶粒便成為提高工程材料尤其是鋼鐵材料性能的重要手段之一。國內外冶金學者對超細晶粒鋼的生產進行了大量研究，從細化鋼的奧氏體晶粒組織到細化相變后組織，充分利用晶粒細化強化和相變強化以提高材料的強韌性。通過高溫變形控制奧氏體的再結晶過程來細化晶粒、改善鋼鐵材料的組織和性能的研究很多，工藝相對成熟。Fe-32呢Ni合金的馬氏體相變點低于室溫，在適當溫度下進行變形而不至于發生相變，以Fe-32%Ni合金為對象進行的奧氏體變形與再結晶的研究成果可以很好地推廣到鋼鐵材料，因此，Fe-32%Ni合金是材料研究領域廣泛應用的材料。經對現有技術的文獻檢索發現，徐洲等在《金屬熱處理》(1999年第6巻第6期3—6頁)上發表了"Fe-32%附合金的高溫變形與再結晶行為"，該文提出通過控制Fe-32%Ni合金高溫變形過程中的動態再結晶來細化其晶粒的方法，具體為先將8mmXl2mm的Fe-32%Ni合金圓柱狀試樣在1343KX0.5h條件下真空退火處理，得到平均晶粒直徑約為200um的初始奧氏體組織，然后在形變溫度為1173K1323K，形變速率為2Xl(T5s—'2X10—'s—1的變形條件下進行單向壓縮變形，形變量達到1.2左右，最終獲得Fe-32WIi合金晶粒尺寸平均在25nm左右，其不足在于獲得的晶粒尺寸比較粗大，已不能滿足科技發展對材料性能的要求。近年來，低溫強塑性變形加工制備塊體超細晶金屬材料引起了材料科學工作者們的廣泛關注，低溫強塑性變形加工可以在不添加合金元素的情況下使金屬材料的晶粒細化到lpm以下，在制備超細晶粒金屬方面具有廣闊的發展前景，通過低溫強變形來制備亞微米或納米級超細晶粒材料成為一種新的思路。
發明內容本發明的目的是針對現有技術的不足，提供一種Fe-32XNi合金的晶粒超細化方法，使其將Fe-32%附合金奧氏體晶粒細化到1um左右。本發明是通過以下技術方案實現的，本發明包括Fe-32%附合金的熔煉、鍛造、軋制和熱處理以及多向鍛壓工序，實現對Fe-32呢Ni合金奧氏體的晶粒超細化。其中所述多向鍛壓形變工藝參數為應變速率10s—i—10—3s—',形變溫度為500'C—800'C，累積應變量O.5—12.0。進一步的，累積應變量優選為3.0—12.0，形變溫度優選形變溫度為小于等于60CTC。較快的應變速率和較低的形變溫度更有利于形變帶的互相交叉，促進晶粒細化，當形變速率大于10—2s—'，形變溫度在500—60(TC之間，累積應變量達到IO以上時，晶粒細化效果最好。本發明上述的Fe-329&Ni合金材料的熔煉、鍛造、軋制和熱處理熔煉均可以按照現有技術實現。多軸鍛造加工是最為有效的強變形加工晶粒細化方式之一，它通過不同方向的輪流壓縮變形，可以導致不同取向的滑移系開動，這樣有利于形變帶的互相交叉，對于原始粗大晶粒的分割細化是十分有效的。與現有技術相對比，本發明采用多向鍛壓強變形的方法細化Fe-32"Mi合金晶粒，首次將多向鍛壓技術應用于Fe-32%附合金奧氏體鋼的組織細化中，將Fe-32%附合金奧氏體的晶粒細化到lUm左右，晶粒尺寸遠遠小于傳統高溫變形時獲得的尺寸在25nm左右的晶粒，而且以Fe-32呢Ni合金為對象進行的強變形晶粒細化的研究成果可以很好地推廣到其他鋼鐵材料，對于新一代鋼鐵材料的研究和開發具有十分重要的指圖l為多向鍛壓加工過程示意圖；圖2為50(rC形變速率l(Ts—'累積應變量達到0.5時的金相圖；圖3為50(TC形變速率103s'累積應變量達到l.5時的金相圖；圖4為700'C形變速率10—'s—'累積應變量達到3.0時的金相圖；圖5為600'C形變速率10s—M積應變量達到12.0時的金相圖；圖6為800'C形變速率10s—'累積應變量達到1.5時的金相圖。具體實施方式下面結合附圖對本發明的實施例作詳細說明本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。本發明實施例按照以下的實施的流程和具體參數條件進行將Fe-32%Ni合金在中頻感應熔煉爐中進行熔煉，保溫20分鐘澆鑄得到Fe-32%Ni合金鑄錠，然后將鑄錠在真空熱處理爐中用45小時緩慢升溫至1150'C，保溫l小時后開始鍛造，保持終鍛溫度》950'C，然后緩慢冷卻至室溫，將Fe-32%Ni合金在1200'C保溫1個小時真空退火處理后按照附圖1所示，采用大噸位液壓機在分別沿塊狀試樣的X軸、Y軸、Z軸三個方向對Fe-32WNi合金試樣進行多向鍛壓試驗，實現晶粒細化。在應變速率為10s—'—l(Ts—、形變溫度為500°C—800°C，累積應變量0.5—12.0的條件下，對Fe-32%Ni合金奧氏體進行多向鍛壓加工處理，實現Fe-3294Ni合金奧氏體晶粒的細化。以下實施例所用Fe-32%Ni合金的化學成分如表1所示表1<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>實施例一Fe-32%Ni合金的配料、熔煉、鍛造和熱處理過程如前所述，所得Fe-32%Ni合金在50(TC按照附圖l所示進行多向鍛壓強變形，應變速率10—3s—'，累積應變量達到0.5。本實施實用了較低的形變溫度、較低的形變量和較低的形變速率。經過多向鍛壓得到的金相組織如附圖2所示，可以發現，經過多軸鍛造強變形實現了奧氏體晶粒細化，晶粒尺寸從200ixm細化到了100um左右。實施例二Fe-32%Ni合金的配料、熔煉、鍛造和熱處理過程如前所述，所得Fe-32%Ni合金在500'C按照附圖l所示進行多向鍛壓強變形，應變速率10—3s—、累積應變量達到1.5。本實施實用了較低的形變溫度、較低的形變量和較低的形變速率。經過多向鍛壓得到的金相組織如附圖3所示，可以發現，經過多軸鍛造強變形實現了奧氏體晶粒細化，晶粒尺寸從200um細化到了20um左右。實施例三Fe-32%Ni合金的配料、熔煉、鍛造和熱處理過程如前所述，所得Fe-32%Ni合金在70(TC按照附圖l所示進行多向鍛壓強變形，應變速率10—2s—、累積應變量達到3.0。本實施實用了較高的形變溫度、中等的形變量和中等的形變速率。經過多向鍛壓得到的金相組織如附圖4所示，可以發現，經過多軸鍛造強變形實現了奧氏體晶粒超細化，晶粒尺寸達到l一2ym。實施例四Fe-32%Ni合金的配料、熔煉、鍛造、熱處理過程如前所述，所得Fe-32%Ni合金在600'C按照附圖l所示進行多道多向鍛壓強變形，應變速率10s—'，累積應變量達到12.0。本實施實用了較低的形變溫度、較高的形量和高的形變速率。經過多向鍛壓得到的金相組織如附圖5所示，可以發現，經過多軸鍛造強變形實現了奧氏體晶粒超細化，晶粒尺寸小于1Um。實施例五Fe-32%Ni合金的配料、熔煉、鍛造、熱處理過程如前所述，所得Fe-32%Ni合金在800'C按照附圖1所示進行多道多向鍛壓強變形，應變速率10s—、累積應變量達到1.5。本實施實用了較低的形變溫度、較高的形量和高的形變速率。經過多向鍛壓得到的金相組織如附圖6所示，可以發現，經過多軸鍛造強變形實現了奧氏體晶粒細化，晶粒尺寸在25iim左右。綜合上述的三個實施實例，本發明工藝方法證明，形變溫度和累積應變量對多向鍛壓晶粒細化效果有著明顯的影響，通過低溫大形變量的多向鍛壓強變形技術實現Fe-32%Ni合金奧氏體的晶粒超細化。權利要求1.一種Fe-32％Ni合金的晶粒超細化方法，包括Fe-32％Ni合金的熔煉、鍛造、軋制和熱處理以及多向鍛壓工序，其特征在于，所述多向鍛壓形變工藝參數為應變速率10s-1-10-3s-1，形變溫度為500℃-800℃，累積應變量0.5-12.0。2.根據權利要求1所述的Fe-32%Ni合金的晶粒超細化方法，其特征是，所述形變溫度為小于等于600°C,且道次應累積應變量為3.0—12.0。3.根據權利要求2所述的Fe-32%Ni合金的晶粒超細化方法，其特征是，所述形變溫度為500°C—600°C。4.根據權利要求2所述的Fe-32先Ni合金的晶粒超細化方法，其特征是，所述道次累積應變量大于10。全文摘要一種金屬材料
技術領域：
的Fe-32％Ni合金的晶粒超細化方法。本發明包括Fe-32％Ni合金的熔煉、鍛造、軋制和熱處理以及多向鍛壓工序，所述多向鍛壓形變工藝參數為應變速率10s^-1-10^-3s^-1，形變溫度為500℃-800℃，累積應變量0.5-12.0。本發明采用多向鍛壓強變形的方法細化Fe-32％Ni合金晶粒，首次將多向鍛壓技術應用于Fe-32％Ni合金奧氏體鋼的組織細化中，將Fe-32％Ni合金奧氏體的晶粒細化到1μm左右，晶粒尺寸遠遠小于傳統高溫變形時獲得的尺寸在25μm左右的晶粒。文檔編號C21D7/00GK101250618SQ200810035548公開日2008年8月27日申請日期2008年4月3日優先權日2008年4月3日發明者洲徐,韓寶軍申請人:上海交通大學