一种亚稳态不锈钢板材抗氢脆的超声滚压-热处理复合处理方法与流程

本发明涉及不锈钢，尤其涉及一种亚稳态不锈钢板材抗氢脆的超声滚压-热处理复合处理方法。

背景技术：

1、氢能作为最为高效、安全和可持续的新能源，是21世纪最有发展潜力的清洁能源。大规模、低成本和高安全的氢气储存、运输和利用是氢能发展的重要前提。奥氏体不锈钢因其较好的氢相容性成为临氢构件的主要钢铁材料之一，然而，在材料中质量分数几百万分之一的氢就会导致材料的氢致损伤断裂，造成重大的安全隐患和经济损失。因此，提升奥氏体不锈钢板材的抗氢脆能力对于推进氢能的发展具有重要意义。

2、目前，抗氢脆不锈钢板材的制备方法是表面超声滚压技术，不锈钢通过表面超声滚压技术制备表面纳米梯度材料可以提升其抗氢脆性能，但是奥氏体不锈钢板材表面经超声滚压处理后，由于表面引入了剧烈的塑性变形，在材料表层晶粒细化的同时产生了大量应变诱导马氏体相变。由于马氏体具有较高的氢扩散系数与较低的氢溶解度，且本身较脆，马氏体相变对材料的抗氢脆设计具有不利的影响。因此，提供一种有效改善奥氏体不锈钢抗氢脆性的方法具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明解决的技术问题在于提供一种亚稳态不锈钢板材抗氢脆的超声滚压-热处理复合处理方法，该方法可提高亚稳态不锈钢的抗氢脆性能。

2、有鉴于此，本申请提供了一种亚稳态不锈钢板材抗氢脆的超声滚压-热处理复合处理方法，包括以下步骤：

3、s1)对不锈钢的表面进行超声滚压处理；

4、s2)将步骤s1)得到的不锈钢板材进行退火处理。

5、优选的，所述超声滚压处理的压力为300～500n，所述超声滚压的超声频率为10～20khz，振幅为5～15μm，所述超声滚压的走刀速度为1000～3000mm/min。

6、优选的，所述超声滚压的超声频率为10～20khz，振幅为5～15μm。

7、优选的，所述超声滚压处理的次数为20～30次。

8、优选的，所述退火处理的温度为600～800℃，时间为10min，冷却方式为水冷。

9、优选的，以质量百分比计，所述不锈钢包括：c：0.022％，mn：0.42％，si：0.59％，s：0.003％，p：0.018％，ni：8.41％，cr：18.76％，mo：0.09％，cu：0.08％，n：0.0721％，其余为fe，或，包括：c：0.047wt％，mn：1.62wt％，si：0.12wt％，s：0.01wt％，p：0.013wt％，ni：9.18wt％，cr：19.34wt％，co：0.03wt％，余量为fe。

10、本申请还提供了所述的复合处理方法，其特征在于，步骤s1)之前还包括：

11、通过电火花加工自不锈钢板材上切下厚度为1.0～2.0mm的不锈钢；

12、将所述不锈钢与超声波滚压加工头分别安装在数控机床上；

13、启动所述数控机床的超声波发生器，开启所述数控机床。

14、优选的，所述超声滚压处理过程中对所述不锈钢的表面连续进行冷却和润滑。

15、优选的，所述超声滚压处理的压力为400n，所述超声滚压的超声频率为18khz，振幅为10μm，所述超声滚压的超声频率为2000mm/min。

16、优选的，所述超声滚压处理的次数为25次。

17、本申请提供了一种亚稳态不锈钢板材抗氢脆的超声滚压-热处理复合处理方法，其首先将不锈钢的表面进行超声滚压处理，再将得到的不锈钢材料进行退火处理；在本申请对不锈钢板材进行处理的过程中，通过在表面超声滚压工艺的基础上引入退火处理工艺，其实现了马氏体向奥氏体的转变，即引入了奥氏体逆相变热处理工艺，在不改变滚压工艺制得的不锈钢板材表面晶粒尺寸和梯度结构的基础上，经过奥氏体逆相变热处理工艺部分或全部消除了表面结构中的马氏体相，降低了氢扩散系数，提高了氢溶解度，同时降低了不锈钢板材本身的硬脆性，最终提高了不锈钢板材的抗氢脆亚稳态性能。

技术特征：

1.一种亚稳态不锈钢板材抗氢脆的超声滚压-热处理复合处理方法，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的复合处理方法，其特征在于，所述超声滚压处理的压力为300～500n，所述超声滚压的超声频率为10～20khz，振幅为5～15μm，所述超声滚压的走刀速度为1000～3000mm/min。

3.根据权利要求1所述的复合处理方法，其特征在于，所述超声滚压的超声频率为10～20khz，振幅为5～15μm。

4.根据权利要求1所述的复合处理方法，其特征在于，所述超声滚压处理的次数为20～30次。

5.根据权利要求1所述的复合处理方法，其特征在于，所述退火处理的温度为600～800℃，时间为10min，冷却方式为水冷。

6.根据权利要求1所述的复合处理方法，其特征在于，以质量百分比计，所述不锈钢包括：c：0.022％，mn：0.42％，si：0.59％，s：0.003％，p：0.018％，ni：8.41％，cr：18.76％，mo：0.09％，cu：0.08％，n：0.0721％，其余为fe，或，包括：c：0.047wt％，mn：1.62wt％，si：0.12wt％，s：0.01wt％，p：0.013wt％，ni：9.18wt％，cr：19.34wt％，co：0.03wt％，余量为fe。

7.根据权利要求6所述的复合处理方法，其特征在于，步骤s1)之前还包括：

8.根据权利要求1或7所述的复合处理方法，其特征在于，所述超声滚压处理过程中对所述不锈钢的表面连续进行冷却和润滑。

9.根据权利要求7所述的复合处理方法，其特征在于，所述超声滚压处理的压力为400n，所述超声滚压的超声频率为18khz，振幅为10μm，所述超声滚压的超声频率为2000mm/min。

10.根据权利要求7所述的复合处理方法，其特征在于，所述超声滚压处理的次数为25次。

技术总结本发明提供了一种亚稳态不锈钢板材抗氢脆的超声滚压‑热处理复合处理方法，包括以下步骤：S1)对不锈钢的表面进行超声滚压处理；S2)将步骤S1)得到的不锈钢进行退火处理。在本申请提供的亚稳态不锈钢板材抗氢脆的超声滚压‑热处理复合处理方法中，通过在表面超声滚压工艺的基础上引入退火处理工艺，其实现了马氏体向奥氏体的转变，即引入了奥氏体逆相变热处理工艺，在不改变滚压工艺制得的不锈钢材料表面晶粒尺寸和梯度结构的基础上，经过奥氏体逆相变热处理工艺部分或全部消除了表面结构中的马氏体相，降低了氢扩散系数，提高了氢溶解度，同时降低了不锈钢材料本身的硬脆性，最终提高了亚稳态不锈钢板材的抗氢脆性能。技术研发人员：滕超逸,孙彬涵,张傲晨,刘昌奎受保护的技术使用者：中国航发北京航空材料研究院技术研发日：技术公布日：2024/9/26