[發(fā)明專利]一種特級雙相不銹鑄鋼QPQ處理方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410196795.8
• 申請日: 2014-05-12
• 公開（公告）號: CN103966523A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉東;向紅亮
• 申請（專利權(quán)）人: 福州大學(xué)
• 主分類號: C22C38/44
• 分類號: C22C38/44;C23F17/00
• 代理公司: 福州元創(chuàng)專利商標(biāo)代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學(xué)俊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于雙相不銹鋼鑄鋼材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種特級雙相不銹鑄鋼及其QPQ處理方法。

背景技術(shù)

雙相不銹鋼是指顯微組織由鐵素體(α)和奧氏體(γ)組成的不銹鋼種，其性能兼有鐵素體不銹鋼和奧氏體不銹鋼的特點，因而廣泛應(yīng)用于諸多苛刻的環(huán)境，如海洋、石油、化工、船舶等行業(yè)。雙相不銹鋼點蝕抗力當(dāng)量值PREN( pitting resistance equivalent number) ≥42時，屬于特超級雙相不銹鋼。與第三代雙相不銹鋼相比，它具有更高的強度和耐蝕性能，是一種用于深水或海水的理想材料，并且其在500~650℃的溫度區(qū)間時，一般沒有金屬間相析出。但它依然與其他雙相不銹鋼一樣存在硬度較低、耐磨性差的不足。特別在腐蝕、磨損和重載等多種因素同時存在的條件下，使用壽命會明顯縮短。因此，提高它的耐磨性就顯得尤為重要，這不僅可延長零部件的使用壽命，提高資源利用率，還具有良好的社會價值和經(jīng)濟效益。

QPQ(Quench-Polish-Quench)是一種金屬表面熱處理技術(shù)，國內(nèi)一般稱它為QPQ鹽浴復(fù)合處理技術(shù)。它是在新型無公害的TF1鹽浴滲N法基礎(chǔ)上再次改良的一種新型鹽浴復(fù)合處理技術(shù)，即對經(jīng)鹽浴滲N的材料進行表面拋光后再進行氧化處理的技術(shù)。QPQ技術(shù)的核心可以說是一種低溫滲N技術(shù)，同時作為一種綜合的金屬表面強化手段，其本質(zhì)是滲N和氧化工序的復(fù)合，獲得的滲層組織同樣也是氮化物和氧化物的復(fù)合。材料經(jīng)滲N和氧化處理后，在材料表面會形成硬度高且致密的滲層，這可顯著改善材料的耐磨性，從而提高了材料的綜合性能。同時該技術(shù)使用綠色的鹽浴配方，不會對環(huán)境產(chǎn)生污染且能耗小，另外材料經(jīng)該技術(shù)處理后具有外觀美、變形小、性能好等優(yōu)點?；诖?，該技術(shù)自開發(fā)以來已廣泛應(yīng)用于汽車、模具、刀具、石油機械、工程械等行業(yè)。隨著人們環(huán)保意識的提高和“建設(shè)節(jié)約型社會”目標(biāo)的提出，節(jié)能、環(huán)保、高效的QPQ技術(shù)已經(jīng)引起了材料研究者的廣泛關(guān)注。

目前，在工業(yè)生產(chǎn)中，已有企業(yè)采用QPQ技術(shù)用于提高不銹鋼的耐磨性，例如美國康明斯公司采用QPQ技術(shù)處理發(fā)動機氣門材料5Cr21Mn9Ni4N(奧氏體不銹鋼)來增加其高溫狀態(tài)下的耐磨性；德國彈力絲機制造商同樣也采用QPQ技術(shù)對熱軌材料0Cr18N12Mo2Ti(奧氏體不銹鋼)進行處理，以提高它的高溫耐磨性。不過目前，QPQ技術(shù)在不銹鋼方面的應(yīng)用報道主要針對奧氏體、馬氏體等單相不銹鋼，其在特級雙相不銹鋼上的應(yīng)用研究，文獻鮮有報道。因此，在特級雙相不銹鋼進行QPQ處理提高其耐磨性，這不僅能夠延長材料的使用壽命，降低成本，也將進一步擴大QPQ技術(shù)的應(yīng)用范圍。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種特級雙相不銹鋼及其表面QPQ處理方法，該特級雙相不銹鋼材料經(jīng)QPQ處理后，基體不會析出有害相而且保持良好的力學(xué)性能和耐蝕性，還能大幅度提高其耐磨性，增強其特殊環(huán)境下的使用壽命，具有顯著的經(jīng)濟和社會效益。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種特級雙相不銹鑄鋼的元素組成及其質(zhì)量百分比為：C≤0.03%、Si≤1.0%、Mn≤1.0%、Ni：5.0%~7.0%、Cr：28.5%~30.5%、Mo：1.7%~2.5%、S、P：<0.03%、N：0.2%~0.4%，剩余部分為鐵。

制備方法包括以下步驟：

（1）原料前處理：所有原料入爐前都要進行除油、除銹、除氣處理；

所述的原料及其質(zhì)量分數(shù)為：316L不銹鋼鋼錠或者邊角料40%-50%、含鉬量大于60%的鉬鐵1.0%-1.3%、含鉻量大于99%的金屬鉻18%-22%、含銅量大于99%的電解銅2%-3%、含氮量大于9%的氮化鉻3.0%-5.0%，其余為工業(yè)純鐵；所述原料的質(zhì)量分數(shù)之和為100%；

（2）在常規(guī)感應(yīng)爐中熔煉：先加入316L不銹鋼鋼錠或者邊角料進行熔化，然后依次加入工業(yè)純鐵、鉬鐵、金屬鉻和電解銅；當(dāng)溫度達到1600-1610℃時，加入總質(zhì)量0.2%的硅鈣錳進行脫氧，然后加入氮化鉻，再加入總質(zhì)量0.2%的硅鈣錳進行脫氧，然后除雜測溫澆注，澆注溫度不超過1620℃；澆注鑄件空冷后經(jīng)過1050℃固溶處理2h，水淬。

所述的特級雙相不銹鑄鋼的QPQ處理方法包括以下步驟：

（1）將固溶材料用丙酮、酒精清洗好后爐內(nèi)400℃預(yù)熱0.5小時；