【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種提高后處理關鍵設備用耐蝕奧氏體不銹鋼硬度的方法，屬于核能材料與。
技術介紹
1、
2、后處理工程中的關鍵設備，要求材料具有優異的耐硝酸腐蝕，如設計要求在近工況介質條件中(如95℃、6mol/l、含氧化性金屬離子及鹵素離子的硝酸)不發生晶間腐蝕且浸泡至腐蝕速率平穩后的年腐蝕速率≤0.30mm/a(毫米/年)。同時，某些關鍵部件(如：齒輪傳動副等)，還需要承受齒輪轉動帶來的損傷。根據初步設計，要求材料硬度必須≥230hv0.2。
3、材料的硬度與耐腐蝕性能往往存在難以調和的矛盾，即硬度提高的同時腐蝕性能往往會下降。如為了確保優異的耐晶間腐蝕性能，往往要求鋼具有較低的碳含量(如：c≤0.01wt％)，但碳含量的降低將導致硬度及強度的大幅降低。目前商用耐蝕奧氏體不銹鋼硬度和強度普遍較低。如：常用的316l、304l、304ulc及310l等鋼，雖然具有優異的耐純硝酸腐蝕性能，但固溶態的硬度僅在160～180hv0.2范圍，不能滿足關鍵部件硬度設計要求，同時在添加強氧化性離子的高溫硝酸中還會發生晶間腐蝕。因此，目前無商用奧氏體鋼能同時滿足后處理特殊環境硝酸下服役傳動部件的要求。
4、專利cn113061802采用在鋼中添加0.8～1.4wt％的ti以及多級時效熱處理工藝，通過不同尺寸ni3ti析出相的沉淀析出來提高一種奧氏體不銹鋼的強度及硬度。專利cn112522619在鋼冶煉過程中采用加壓方式添加高含量n，通過n的固溶強化及40～60％冷變形來提高硬度及強度，所制備的材料在純硝酸中具
技術實現思路
1、(一)專利技術的目的
2、本專利技術的目的在于提供一種提高后處理關鍵設備用耐蝕奧氏體不銹鋼硬度的方法，使奧氏體不銹鋼在后處理含氧化性離子硝酸溶液中耐晶間腐蝕性能不下降，同時具有較高的硬度及耐磨性，擬作為乏燃料后處理的關鍵傳動部件的材料，解決奧氏體不銹鋼在乏燃料后處理環境硝酸溶液中具有優異耐晶間腐蝕性能但硬度不足的關鍵問題。
3、(二)擬解決問題采用的技術方案：
4、一種提高后處理關鍵設備用耐蝕奧氏體不銹鋼硬度的方法，該方法包括如下步驟：
5、(1)超純凈化冶煉：采用真空感應熔煉和真空自耗電弧熔煉的雙聯工藝，進行合金的超純凈化冶煉制備鑄錠；
6、(2)均質化處理：去除鑄錠冒口及表面氧化皮后，進行均質化處理，均質化保溫溫度為1100～1250℃、保溫時間≥20h；
7、(3)熱鍛造加工：將經過均質化處理后的鑄錠進行熱鍛造加工，鍛造前保溫溫度為1100～1250℃、保溫時間≥2h；鍛造溫度為850℃～1250℃，鍛造比≥5:1，鍛造后空冷至室溫；
8、(4)熱軋制加工：將經過熱鍛造加工后獲得的鍛坯進行熱軋制加工，軋制溫度為850℃～1250℃，每道次軋制壓下量控制為5～10％，總壓下量控制為20％～90％，軋制后空冷至室溫；
9、(5)固溶處理：將經過熱軋制加工后獲得的板材進行固溶處理，固溶溫度為1000～1250℃，保溫時間為0.1～5小時后快速冷卻，在500～800℃區間冷卻速率≥50℃/分鐘；
10、(6)冷軋制加工：在室溫下進行冷軋制變形加工，通過晶界工程引入低能量晶界，控制總變形量在10～40％范圍。
11、所述的提高后處理關鍵設備用耐蝕奧氏體不銹鋼硬度的方法，以重量百分比計，不銹鋼的成分如下：15.0≤cr≤20.0，12.0≤ni≤18.0，3.0≤si≤6.0，0.05≤mn≤2.0，0.05≤w+mo≤2.0，n≤0.20，nb+v≤0.20，稀土元素re≤0.05，余量為fe及不可避免的雜質元素，雜質元素：c≤0.010，p≤0.005，s≤0.005，o≤0.005，b≤0.005。
12、所述的提高后處理關鍵設備用耐蝕奧氏體不銹鋼硬度的方法，顯微硬度≥230hv0.2。
13、所述的提高后處理關鍵設備用耐蝕奧氏體不銹鋼硬度的方法，在不高于95℃、6mol/l的后處理環境硝酸溶液中不發生晶間腐蝕，且浸泡至腐蝕速率平穩后的年腐蝕速率≤0.30mm/a；在14.4mol/l沸騰硝酸中腐蝕240h不發生晶間腐蝕且年腐蝕速率≤0.60mm/a。
14、本專利技術的設計思想是：
15、中國專利申請(申請號202411337813.x)提出一種乏燃料后處理用耐腐蝕奧氏體不銹鋼及其制備方法，以重量百分比計，不銹鋼的成分如下：15.0≤cr≤20.0，12.0≤ni≤18.0，3.0≤si≤6.0，0.05≤mn≤2.0，0.05≤w+mo≤2.0，n≤0.20，nb+v≤0.20，稀土元素re≤0.05，余量為fe及不可避免的雜質元素，雜質元素：c≤0.010，p≤0.005，s≤0.005，o≤0.005，b≤0.005。該不銹鋼制備方法為：真空感應熔煉→真空自耗重熔→熱機械加工→固溶處理，解決現有國產商用奧氏體不銹鋼在乏燃料后處理特殊環境硝酸介質中易發生晶間腐蝕的關鍵問題，但其固溶態的顯微硬度僅為～167hv0.2。而本專利技術采用一種可以提高在含乏燃料放射性離子硝酸溶液中具有優異的耐晶間腐蝕奧氏體不銹鋼硬度及耐磨性的制備方法，經過10％冷變形后顯微硬度為235hv0.2，滿足服役指標要求(顯微硬度≥230hv0.2)；20％冷變形后為311hv0.2，遠高于服役要求。同時，經過冷變形加工后的奧氏體不銹鋼，在室溫至95℃、濃度至6mol/l、后處理特殊環境硝酸溶液中不發生晶間腐蝕且浸泡至腐蝕速率平穩后的年腐蝕速率≤0.30mm/a，在14.4mol/l沸騰濃硝酸中浸泡240h不發生晶間腐蝕且年腐蝕速率≤0.60mm/a，滿足服役要求。
16、本專利技術的優點及有益效果為：
17、(1)為達到優異的耐晶間腐蝕的性能要求，本專利技術奧氏體不銹鋼在成分設計上：一方面，設計及控制鋼中c、s及p等元素盡可能低，消除了常規奧氏體不銹鋼發生敏化和晶間腐蝕的主要因素；另一方面，添加適量si及協同優化cr、ni含量，通過形成致密的雙層鈍化膜保護基體不受高溫硝酸及氧化性離子等腐蝕。
18、(2)為達到硬度的要求，本專利技術耐蝕奧氏體不銹鋼，在加工工藝上：一方面，采用少量的冷軋制加工(變形量10～40％)，通過形變硬化大幅提高了材料的硬度，滿足服役設計要求，工藝簡單；另一方面，通過晶界工程產生了大量的低能晶界，確保不降低材料的耐腐蝕性能，打破了常規材料冷加工由于導入大量位錯等缺陷而耐蝕性能顯著下降的傳統。
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1.一種提高后處理關鍵設備用耐蝕奧氏體不銹鋼硬度的方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：
2.按照權利要求1所述的提高后處理關鍵設備用耐蝕奧氏體不銹鋼硬度的方法，其特征在于，以重量百分比計，不銹鋼的成分如下：15.0≤Cr≤20.0，12.0≤Ni≤18.0，3.0≤Si≤6.0，0.05≤Mn≤2.0，0.05≤W+Mo≤2.0，N≤0.20，Nb+V≤0.20，稀土元素RE≤0.05，余量為Fe及不可避免的雜質元素，雜質元素：C≤0.010，P≤0.005，S≤0.005，O≤0.005，B≤0.005。
3.按照權利要求1或2所述的提高后處理關鍵設備用耐蝕奧氏體不銹鋼硬度的方法，其特征在于，顯微硬度≥230HV0.2。
4.按照權利要求3所述的提高后處理關鍵設備用耐蝕奧氏體不銹鋼硬度的方法，其特征在于，在不高于95℃、6mol/L的后處理環境硝酸溶液中不發生晶間腐蝕，且浸泡至腐蝕速率平穩后的年腐蝕速率≤0.30mm/a；在14.4mol/L沸騰硝酸中腐蝕240h不發生晶間腐蝕且年腐蝕速率≤0.60mm/a。
【技術特征摘要】
1.一種提高后處理關鍵設備用耐蝕奧氏體不銹鋼硬度的方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：
2.按照權利要求1所述的提高后處理關鍵設備用耐蝕奧氏體不銹鋼硬度的方法，其特征在于，以重量百分比計，不銹鋼的成分如下：15.0≤cr≤20.0，12.0≤ni≤18.0，3.0≤si≤6.0，0.05≤mn≤2.0，0.05≤w+mo≤2.0，n≤0.20，nb+v≤0.20，稀土元素re≤0.05，余量為fe及不可避免的雜質元素，雜質元素：c≤0.010，p≤0.005，s≤...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李艷芬，陳婉琦，高曉東，鄭越，嚴偉，張家榕，丁梓軒，單以銀，胡錫文，闞琛，徐磊，屈佳偉，
申請(專利權)人：中國科學院金屬研究所，
類型：發明
國別省市：
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