本發(fā)明屬于冶金材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種改善高硼不銹鋼熱加工性能以及室溫塑性的方法。

背景技術(shù)：

硼元素具有良好的中子吸收能力，其吸收中子之后，只產(chǎn)生約0.5Mev的軟γ光子和很容易被吸收的α粒子；硼添加到不銹鋼中可得到乏燃料貯存格架及運(yùn)輸容器用的功能材料，能有效保證核燃料深度處于次臨界安全閥度，確保乏燃料存貯、運(yùn)輸?shù)陌踩裕Ｕ舷嚓P(guān)作業(yè)人員的安全。

硼在γ-Fe中的固溶度很小，1000℃時(shí)僅為33 ppm，往鋼中添加過(guò)量的硼，會(huì)導(dǎo)致大量含有硬脆性硼化物的共晶組織沿著基體晶界析出，惡化不銹鋼的熱加工性能；硼含量越高，鋼中大塊共晶硼化物的含量越多，其熱加工性會(huì)更差，采用常規(guī)熱軋工藝進(jìn)行制備，變形過(guò)程中會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的邊裂，而且高硼不銹鋼板強(qiáng)度高，塑性低，其再加工及成型性能很差。

目前制備高硼不銹鋼的主要方法是粉末冶金法，其主要制備步驟為：使用氬氣保護(hù)氣霧法制取不銹鋼粉末后進(jìn)行燒結(jié)成型，之后再進(jìn)行熱/冷加工得到高硼不銹鋼板；但是粉末冶金法制備高硼不銹鋼的燒結(jié)過(guò)程一般采用熱等靜壓處理，使得整個(gè)制備的工藝流程周期較長(zhǎng)，制備成本較為高昂。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有高硼不銹鋼在熱軋過(guò)程中因其熱加工性能差所導(dǎo)致的嚴(yán)重邊裂的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種改善高硼不銹鋼熱加工性能以及室溫塑性的方法，通過(guò)焊接的方式將奧氏體不銹鋼板覆在高硼不銹鋼方坯的上、下面，熱軋過(guò)程中奧氏體不銹鋼層能有效抑制高硼不銹鋼層邊部裂紋的產(chǎn)生和擴(kuò)展，得到的高硼不銹鋼復(fù)合熱軋板僅發(fā)生輕微邊裂。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案按照以下步驟進(jìn)行：

1、冶煉鋼水，通過(guò)模鑄的方式得到高硼不銹鋼鑄錠，其化學(xué)成分按質(zhì)量百分比為Cr 17.0~19.5%，Ni 12.0~15.0%，Mn 1.5~2.0%，B 1.75~2.25%，C＜0.08%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)元素；

2、使用鋸床、銑床及磨床對(duì)高硼不銹鋼鑄錠進(jìn)行切割及表面精加工，得到表面平整光亮，粗糙度Ra＜0.8um的高硼不銹鋼方坯；

3、使用鋸床、銑床及磨床對(duì)奧氏體不銹鋼板進(jìn)行切割及表面精加工，得到表面平整光亮，粗糙度Ra＜0.8um的奧氏體不銹鋼板，且其長(zhǎng)度和寬度尺寸與高硼不銹鋼方坯相同；其中奧氏體不銹鋼板的化學(xué)成分按質(zhì)量百分比為Cr 17.0~19.5%，Ni 12.0~15.0%，Mn 1.5~2.0%，C＜0.08%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)元素；

4、使用丙酮、酒精試劑對(duì)高硼不銹鋼方坯和奧氏體不銹鋼板的表面進(jìn)行清洗，除去污染物；

5、將清洗后的兩塊厚度相同的奧氏體不銹鋼板分別置于高硼不銹鋼方坯的上、下面并對(duì)齊，每塊奧氏體不銹鋼板的厚度與高硼不銹鋼方坯的厚度之比為1/10~1/2，然后在壓力P＜5.0Pa的真空條件下沿坯料接觸面四周進(jìn)行焊接，形成不間斷焊縫，得到復(fù)合坯料；

6、將復(fù)合坯料放入加熱爐隨爐升溫至1130~1150℃，并保溫20~60min，然后進(jìn)行4~10道次熱軋，熱軋開(kāi)軋溫度為1100~1120℃，終軋溫度為900~1000℃，每道次熱軋的壓下率為10~30%，總壓下率為80~98%，得到的復(fù)合熱軋板的厚度為2.5~6.0mm；

7、將復(fù)合熱軋進(jìn)行固溶處理，固溶處理溫度為1000~1100℃，保護(hù)氣氛為氬氣，保溫時(shí)間為10~60 min，冷卻方式為水淬，得到高硼不銹鋼復(fù)合板。

上述的高硼不銹鋼復(fù)合板室溫拉伸的延伸率為13.0~16.0%。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的特點(diǎn)和有益效果是：

本發(fā)明與粉末冶金法制備高硼不銹鋼工藝相比，具有工藝流程短、工序少，能顯著降低生產(chǎn)能耗和成本的優(yōu)點(diǎn)；與傳統(tǒng)熱軋流程相比，熱軋過(guò)程中僅發(fā)生輕微邊裂，復(fù)合板的奧氏體不銹鋼層與高硼不銹鋼層結(jié)合良好，結(jié)合界面無(wú)裂紋，大幅提高成材率和生產(chǎn)效率；所制備的不銹鋼復(fù)合板的室溫塑性?xún)?yōu)良，室溫延伸率明顯提高。

在本發(fā)明中，為了保證奧氏體不銹鋼板和高硼不銹鋼方坯在后續(xù)的熱軋變形過(guò)程中能有效結(jié)合起來(lái)，使用銑床、磨床對(duì)其進(jìn)行表面精加工，保證表面平整光亮無(wú)氧化鐵皮，表面粗糙度Ra＜0.8um，之后再使用丙酮及酒精溶液對(duì)接觸面進(jìn)行清洗，除去表面的污染物，保證相應(yīng)的接觸面的平整度和潔凈度；同時(shí)為了防止加熱及熱軋過(guò)程復(fù)合板坯料的結(jié)合界面的發(fā)生氧化，在壓力P＜5.0Pa的真空條件下沿坯料接觸面四周進(jìn)行焊接，形成不間斷焊縫；高硼不銹鋼方坯和奧氏體不銹鋼板的厚度比以及熱軋的壓下率控制會(huì)影響高硼不銹鋼的邊裂程度，為了減輕高硼不銹鋼復(fù)合板在熱軋過(guò)程的邊裂程度，每塊奧氏體不銹鋼板厚度與高硼不銹鋼方坯的厚度之比為1/10~1/2，高硼不銹鋼復(fù)合板的力學(xué)性能與奧氏體不銹鋼包覆層和高硼不銹鋼芯層間的結(jié)合界面的結(jié)合強(qiáng)度有關(guān)，結(jié)合強(qiáng)度的提高有助于改善其室溫延伸率，故將高硼不銹鋼復(fù)合熱軋板進(jìn)行固溶處理，得到最終的高硼不銹鋼復(fù)合板。

本發(fā)明的方法生產(chǎn)流程短、生產(chǎn)成本低，通過(guò)焊接的方式將奧氏體不銹鋼板覆在高硼不銹鋼方坯的上、下面，熱軋過(guò)程中奧氏體不銹鋼層能有效抑制高硼不銹鋼層邊部裂紋的產(chǎn)生和擴(kuò)展，得到的高硼不銹鋼復(fù)合熱軋板僅發(fā)生輕微邊裂；而且，在室溫拉伸過(guò)程中奧氏體不銹鋼層對(duì)高硼不銹鋼層有幾何約束的作用，可有效延緩高硼不銹鋼層發(fā)生塑性失穩(wěn)，所以，最終得到的高硼不銹鋼復(fù)合板具有較為優(yōu)良的室溫塑性。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的改善高硼不銹鋼熱加工性能以及室溫塑性的方法流程示意圖；

圖中：1、奧氏體不銹鋼板，2、高硼不銹鋼方坯，3、焊縫，4、復(fù)合坯料，5、熱軋機(jī)；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例1所制備的高硼不銹鋼復(fù)合熱軋板（a）與對(duì)比例1所制備的熱軋板（b）的外觀照片圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例1的高硼不銹鋼復(fù)合板的顯微組織，其中左側(cè)部分為高硼不銹鋼層，右側(cè)部分為奧氏體不銹鋼層。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的工藝過(guò)程如圖1所示。

本發(fā)明實(shí)施例中觀測(cè)顯微組織采用JEOL JXA-8530F型電子探針。

下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。

實(shí)施例1

冶煉鋼水，通過(guò)模鑄的方式得到高硼不銹鋼鑄錠，其化學(xué)成分按質(zhì)量百分比為Cr 18.5%，Ni 13.9%，Mn 1.81%，B 2.11%，C 0.05%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)元素；

使用鋸床、銑床及磨床對(duì)高硼不銹鋼鑄錠進(jìn)行切割及表面精加工，得到表面平整光亮，粗糙度Ra＜0.8um的高硼不銹鋼方坯；

使用鋸床、銑床及磨床對(duì)奧氏體不銹鋼板進(jìn)行切割及表面精加工，得到表面平整光亮，粗糙度Ra＜0.8um的奧氏體不銹鋼板，且其長(zhǎng)度和寬度尺寸與高硼不銹鋼方坯相同；其中奧氏體不銹鋼板的化學(xué)成分按質(zhì)量百分比為Cr 18.3%，Ni 13.9%，Mn 1.81%，C 0.05%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)元素；

使用丙酮、酒精試劑對(duì)高硼不銹鋼方坯和奧氏體不銹鋼板的表面進(jìn)行清洗，除去污染物；

將清洗后的兩塊厚度相同的奧氏體不銹鋼板分別置于高硼不銹鋼方坯的上、下面并對(duì)齊，每塊奧氏體不銹鋼板的厚度與高硼不銹鋼方坯的厚度之比為1/5，然后在壓力P＜5.0Pa的真空條件下沿坯料接觸面四周進(jìn)行焊接，形成不間斷焊縫，得到復(fù)合坯料；

將復(fù)合坯料放入加熱爐隨爐升溫至1130℃，并保溫60min，然后進(jìn)行7道次熱軋，熱軋開(kāi)軋溫度為1100℃，終軋溫度為950℃，每道次熱軋的壓下率為10~30%，總壓下率為90%，得到的復(fù)合熱軋板的厚度為3.3mm，熱軋過(guò)程中高硼不銹鋼僅發(fā)生輕微邊裂，結(jié)果如圖2（a）所示，復(fù)合板的奧氏體不銹鋼層與高硼不銹鋼層結(jié)合良好，結(jié)合界面無(wú)裂紋，結(jié)果如圖3所示；

將復(fù)合熱軋進(jìn)行固溶處理，固溶處理溫度為1000℃，保護(hù)氣氛為氬氣，保溫時(shí)間為60 min，冷卻方式為水淬，得到高硼不銹鋼復(fù)合板，室溫拉伸的延伸率為15.5%。

實(shí)施例2

方法同實(shí)施例1，不同點(diǎn)在于：

（1）高硼不銹鋼鑄錠的化學(xué)成分按質(zhì)量百分比為Cr 17.0%，Ni 15.0%，Mn 1.5%，B 2.25%，C 0.07%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)元素；

（2）奧氏體不銹鋼板的化學(xué)成分按質(zhì)量百分比為Cr 17.0%，Ni 15.0%，Mn 1.5%，C 0.07%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)元素；

（3）每塊奧氏體不銹鋼板的厚度與高硼不銹鋼方坯的厚度之比為1/2，然后在壓力P＜5.0Pa的真空條件下沿坯料接觸面四周進(jìn)行焊接，形成不間斷焊縫，得到復(fù)合坯料；

（4）將復(fù)合坯料放入加熱爐隨爐升溫至1150℃，并保溫20min，然后進(jìn)行10道次熱軋，熱軋開(kāi)軋溫度為1120℃，終軋溫度為900℃，每道次熱軋的壓下率為10~30%，總壓下率為98%，得到的復(fù)合熱軋板的厚度為2.5mm，熱軋過(guò)程中高硼不銹鋼僅發(fā)生輕微邊裂；

（5）將復(fù)合熱軋進(jìn)行固溶處理，固溶處理溫度為1100℃，保護(hù)氣氛為氬氣，保溫時(shí)間為10min，冷卻方式為水淬，得到高硼不銹鋼復(fù)合板，室溫拉伸的延伸率為16.0%。

實(shí)施例3

方法同實(shí)施例1，不同點(diǎn)在于：

（1）高硼不銹鋼鑄錠的化學(xué)成分按質(zhì)量百分比為Cr 19.5%，Ni 12.0%，Mn 2.0%，B 1.75%，C 0.04%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)元素；

（2）奧氏體不銹鋼板的化學(xué)成分按質(zhì)量百分比為Cr 19.5%，Ni 12.0%，Mn 2.0%，C 0.04%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)元素；

（3）每塊奧氏體不銹鋼板的厚度與高硼不銹鋼方坯的厚度之比為1/10，然后在壓力P＜5.0Pa的真空條件下沿坯料接觸面四周進(jìn)行焊接，形成不間斷焊縫，得到復(fù)合坯料；

（4）將復(fù)合坯料放入加熱爐隨爐升溫至1140℃，并保溫40min，然后進(jìn)行5道次熱軋，熱軋開(kāi)軋溫度為1150℃，終軋溫度為1000℃，每道次熱軋的壓下率為10~30%，總壓下率為80%，得到的復(fù)合熱軋板的厚度為6.0mm，熱軋過(guò)程中高硼不銹鋼僅發(fā)生輕微邊裂；

（5）將復(fù)合熱軋進(jìn)行固溶處理，固溶處理溫度為1050℃，保護(hù)氣氛為氬氣，保溫時(shí)間為30 min，冷卻方式為水淬，得到高硼不銹鋼復(fù)合板，室溫拉伸的延伸率為13.0%。

對(duì)比例1

方法同實(shí)施例1，不同點(diǎn)在于：

不使用奧氏體不銹鋼板與高硼不銹鋼方坯焊接，直接對(duì)高硼不銹鋼方坯進(jìn)行熱軋和固溶處理，高硼不銹鋼在熱軋過(guò)程發(fā)生嚴(yán)重邊裂，結(jié)果如圖2（b）所示，獲得的高硼不銹鋼板室溫拉伸的延伸率為6.5%。

對(duì)比例2

方法同實(shí)施例1，不同點(diǎn)在于：

每塊奧氏體不銹鋼板的厚度與高硼不銹鋼方坯的厚度之比為1/12；

將復(fù)合坯料放入加熱爐隨爐升溫加熱至1100℃，并保溫30min；

熱軋開(kāi)軋溫度為1050℃，軋制7個(gè)道次，每道次熱軋的壓下率為10~30%，總壓下率為92.8%，終軋溫度為920℃，得到厚度為5mm的高硼不銹鋼復(fù)合熱軋板；發(fā)生嚴(yán)重邊裂；

固溶處理溫度為980℃，保護(hù)氣氛為氬氣，保溫時(shí)間為50min，冷卻方式為水淬，高硼不銹鋼成品板的室溫拉伸延伸率僅為8%。