生產(chǎn)高強(qiáng)度的奧氏體鋼棒材的方法和由該方法生產(chǎn)的棒材的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及生產(chǎn)具有至少150mm2的截面面積和高于1200MPa的拉伸強(qiáng)度的奧氏 體鋼（austenitic steel)的棒材（rod)的方法，以及具有這些性質(zhì)的棒材。
【背景技術(shù)】
[0002] 通常已知的生產(chǎn)抗腐蝕的、具有高于150mm2的截面面積（即具有14mm的直徑）的 粗鋼棒材的方法，其是基于對(duì)鋼的化學(xué)組成的昂貴改性隨后塑性處理如例如鍛造，這些方 法不允許在這些棒材中獲得高于IOOOMPa的拉伸強(qiáng)度UTS (極限抗拉強(qiáng)度）和高于900MPa 的屈服應(yīng)力YS。還已知存在具有>1000MPa的高強(qiáng)度UTS的線材，但是它們是通過(guò)多程拉制 (multiple-pass drawing)生產(chǎn)的，然而一般認(rèn)為該技術(shù)不能生產(chǎn)粗的棒材。
[0003] 自從一百多年前，被稱為靜液力擠壓（hydrostatic extrusion)的塑性處理方 法已為人所知（美國(guó)專利號(hào)524504)。在此方法中，將坯料（鋼坯，billet)(待擠壓的 材料）置于填充有傳壓介質(zhì)的高壓室中。將該高壓室從一側(cè)用活塞封閉，并且從另一側(cè) 用陰模（die)封閉，所述陰模被恰當(dāng)?shù)爻尚螢樽罱K產(chǎn)品的所需形狀。當(dāng)向倉(cāng)室的深度中 移動(dòng)時(shí)，活塞壓縮傳壓介質(zhì)，由此增加所述室中的靜液壓力。在達(dá)到是坯料材料的特性 的臨界壓力之后，坯料開(kāi)始被擠壓通過(guò)陰模而形成所需產(chǎn)品。靜液力擠壓過(guò)程的重要參 數(shù)之一是被稱作收縮率（縮減，reduction)!?的參數(shù)，其描述了坯料的橫截面的減小程度 并且被定義為在擠壓之前的坯料截面面積與擠壓之后的產(chǎn)品截面面積之比。自從開(kāi)始 用靜液力擠壓過(guò)程的實(shí)驗(yàn)以來(lái)，已經(jīng)有許多描述使用此方法用于處理各種金屬、合金、復(fù) 合材料、塑料和其他材料的文獻(xiàn)報(bào)道，但是，在工業(yè)規(guī)模上，它還從未被用于靜液力擠壓 鋼材。不過(guò)，靜液力擠壓過(guò)程為了實(shí)驗(yàn)?zāi)康谋豢疾觳⑶矣蒍. Budniak, M. Lewandowska, W. Pachla, M. Kulczyk, K. J. .Kurzydk)WSki在 "The influence of hydrostatic extrusion on the properties of austenitic stainless steel (靜液力擠壓對(duì)奧氏體不銹鋼性質(zhì) 的影響）" [Solid State Phenomena(固態(tài)現(xiàn)象）2006,第 114 卷，第 57-62 頁(yè)]中。在 此出版物中報(bào)道的結(jié)果涉及具有機(jī)械強(qiáng)度UTS>1200MPa但是具有小直徑（低于6mm)的 棒材。所述棒材是通過(guò)每程中的收縮率不超過(guò)2的累積方法（一種多程過(guò)程）擠壓的。 也沒(méi)有考查鋼的靜液力擠壓對(duì)在所獲得的棒材的橫截面上的機(jī)械性質(zhì)的分布的影響。 M. Pisarek，P. K^dzierzawski, T. Piocii'iski，M. Janik-Czachor，K. J. KAirzydiowsld 在 ^Characterization of the Effects of Hydrostatic Extrusion on Grain Size, Surface composition and the Corrosion Resistance of Austenitic Stainless Steels(靜 液力擠壓對(duì)奧氏體不銹鋼的晶粒尺寸、表面組成和耐腐蝕性的影響的表征）" [Materials Characterization (材料表征），59, 9 (2009) 1292-1300]中描述了他們關(guān)于靜液力擠壓的 奧氏體鋼的腐蝕和其他表面性質(zhì)的研宄的結(jié)果，但是他們的實(shí)驗(yàn)僅僅包括具有小直徑的、 通過(guò)累積若干擠壓程（每個(gè)程具有低的低截面收縮率）生產(chǎn)的棒材。P.Czark 〇WSki，A. T. Krawczynska, R. Slesinski, T. Brynk, J. Budniak, M. Lewandowska, K. J. .Kurzydtowski 的論文"Low-temperature mechanical properties of 316L type steel after hydrostatic extrusion(在靜液力擠壓之后316L型鋼的低溫機(jī)械性質(zhì)）" [Original Research Article Fusion Engineering and Design (原始研宄文章融合工程和設(shè)計(jì)），第 86卷，第9-11期，2011年10月，第2517-2521頁(yè)]呈現(xiàn)了研宄在低溫下經(jīng)受靜液力擠壓 的奧氏體鋼的機(jī)械性質(zhì)的結(jié)果，但是此出版物僅涉及以具有低的單程收縮率的累計(jì)方式生 產(chǎn)的小直徑（最多6_)的產(chǎn)品。在現(xiàn)有文獻(xiàn)中，人們甚至不能找到關(guān)于以下的推測(cè)性觀點(diǎn)： 在單程中以高收縮度進(jìn)行鋼的靜液力擠壓的可能性，或者利用此技術(shù)以任意高的收縮度的 可能性，或者它用于制造具有較大直徑的鋼棒材的用途。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是開(kāi)發(fā)一種由耐腐蝕的鋼制成的棒材的技術(shù)，所述棒材具有大的橫 截面面積和迄今為止僅在具有小直徑的線材和棒材中獲得的強(qiáng)度參數(shù)。
[0005] 此目的通過(guò)使用歸因于奧氏體鋼的塑性變形所致的應(yīng)變硬化達(dá)成，所述塑性變形 通過(guò)施加在由奧氏體鋼制成的坯料上的單程（one-pass)靜液力擠壓實(shí)現(xiàn)，所述坯料具有 低于l〇〇°C的初始溫度。在坯料擠壓期間，坯料的截面面積的收縮率至少為2。
[0006] 在根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)實(shí)施方案中，待經(jīng)受靜液力擠壓的坯料的溫度等于室 溫。
[0007] 在根據(jù)本發(fā)明的方法的另一個(gè)實(shí)施方案中，在靜液力擠壓期間發(fā)生的坯料的橫截 面面積的收縮率落在2至2. 56的范圍內(nèi)。
[0008] 在根據(jù)本發(fā)明的方法的另一個(gè)實(shí)施方案中，經(jīng)受靜液力擠壓的坯料由按重量百 分?jǐn)?shù)表示的化學(xué)組成為如下的鋼制成：低于0. 1%的碳，低于1%的硅，低于2%的錳、低于 0. 05的磷，低于0. 03的硫，15 %至20 %的絡(luò)，低于3 %的鉬，8 %至19 %的鎳，低于2 %的銅， 低于0. 8%的鈦，低于0. 22%的氮，以及余量的鐵和其他不可避免的雜質(zhì)。
[0009] 在根據(jù)本發(fā)明的方法的另一個(gè)實(shí)施方案中，坯料的靜液力擠壓以恒定的線速度進(jìn) 行。
[0010] 在根據(jù)本發(fā)明的方法的另一個(gè)實(shí)施方案中，擠壓坯料的傳壓介質(zhì)的壓力不低于 600MPa〇
[0011] 在根據(jù)本發(fā)明的方法的另一個(gè)實(shí)施方案中，在靜液力擠壓過(guò)程開(kāi)始之前，坯料用 銅基潤(rùn)滑劑（基于銅的潤(rùn)滑劑，copper-based lubricant)覆蓋。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的棒材的特征在于，其是根據(jù)上述方法生產(chǎn)的。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明所述的方法的主要優(yōu)點(diǎn)是以簡(jiǎn)單和廉價(jià)的方式生產(chǎn)耐腐蝕且具有市 場(chǎng)上不可獲得的優(yōu)良機(jī)械性能的產(chǎn)品的可能性。本發(fā)明的額外優(yōu)點(diǎn)在于，由于根據(jù)本發(fā)明 生產(chǎn)的具有高機(jī)械強(qiáng)度的材料的可用性，所以我們可