[發明專利]耐腐蝕易成型特種鋼及其加工方法

在審

• 申請號: 201610348722.5
• 申請日: 2016-05-24
• 公開（公告）號: CN105755394A
• 公開（公告）日: 2016-07-13
• 發明（設計）人: 張斌
• 申請（專利權）人: 江蘇金基特鋼有限公司
• 主分類號: C22C38/42
• 分類號: C22C38/42;C22C38/44;C22C38/48;C21D8/00;C21D1/28;C23C8/46
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 許丹丹

技術領域

本發明屬于冶金技術領域，具體涉及一種特種鋼及其加工方法。

背景技術

特種鋼也叫合金鋼。在碳素鋼里適量地加入一種或幾種合金元素，使鋼的組織結構發生變化，從而使鋼具有各種不同的特殊性能。

合金鋼種類很多，通常按合金元素含量多少分為低合金鋼(含量<5％)，中合金鋼(含量5％～10％)，高合金鋼(含量>10％)；按質量分為優質合金鋼、特質合金鋼；按特性和用途又分為合金結構鋼、不銹鋼、耐酸鋼、耐磨鋼、耐熱鋼、合金工具鋼、滾動軸承鋼、合金彈簧鋼和特殊性能鋼(如軟磁鋼、永磁鋼、無磁鋼)等。在鋼中除含鐵、碳和少量不可避免的硅、錳、磷、硫元素以外，還含有一定量的合金元素，鋼中的合金元素有硅、錳、鉬、鎳、硌、礬、鈦、鈮、硼、鉛、稀土等其中的一種或幾種，這種鋼叫合金鋼。各國的合金鋼系統，隨各自的資源情況、生產和使用條件不同而不同，國外以往曾發展鎳、硌鋼系統，我國則發現以硅、錳、釩、鈦、鈮、硼、鉛、稀土為主的合金鋼系統合金鋼在鋼的總產量中約占百分之十幾，一般是在電爐中冶煉的按用途可以把合金鋼分為8大類，它們是：合金結構鋼、彈簧鋼、軸承鋼、合金工具鋼、高速工具鋼、不銹鋼、耐熱不起皮鋼，電工用硅鋼。

在工業生產中，有些化工生產設備中的某些部件在使用過程中不僅要經受磨損，同時耐硝酸、冷磷酸、有機酸及鹽、堿溶液的腐蝕，因此對鋼的要求較為苛刻。

發明內容

發明目的：針對現有技術中某些化工設備零件的特殊要求，本發明的第一個目的是提供一種耐腐蝕易成型特種鋼，本發明的另一個目的是提供該耐腐蝕易成型特種鋼的加工方法。

技術方案：本發明所提供的耐腐蝕易成型特種鋼，其成分重量百分比為：含有碳0.05～0.1％，鉻19～21％，鎳4～8％，銅0.1～0.12％，鎢0.4～0.5％，鎂0.4～0.5％，鉬0.1～0.12％，其余為鐵。

我們研究發現在普通的碳素鋼中，加入鉻能夠有效地提高鋼材的淬火性和回火阻抗性，提高鋼材的強度，并且鉻還可以降低碳的活度，提高鋼材的浸碳性，并形成微細碳化物，可降低加熱、軋制和熱處理過程中的鋼材表面脫碳和石墨化傾向，提高韌性和耐磨損性；但是，鉻含量過高時，反而大量形成鉻的碳化物，惡化鋼材的彈減性能和韌性。因此，在本發明中，控制鋼材中鉻的含量為19～21％(重量百分比)，最優含量為20％。

同時，加入少量的鎳，可耐各種酸腐蝕和應力腐蝕，而且更為堅韌，有磁性和良好的可塑性，焊接性能也好；在650～1000℃高溫下有較高的強度和抗氧化、抗燃氣腐蝕能力。在本發明中，控制在鋼材中鎳的含量為4％～8％，最優含量為7％。

此外，我們還發現加入微量的銅、鎢可以提高鋼材耐大氣腐蝕的性能。

此外，加入少量的鎂和鉬，可使得鋼的晶粒更加細致均勻，易加工成型，同時較之于普通鋼材，其具備一定的阻尼特性，在具備更高的耐磨性和耐高溫性的同時，具備一定的減震性能，從而滿足一些對舒適性、安全性更高的應用需求。

本發明的一個優選方案為：所述耐腐蝕易成型特種鋼，其成分重量百分比為：含有碳0.08％，鉻20％，鎳7％，銅0.1％，鎢0.4％，鎂0.45％，鉬0.11％，其余為鐵。

更進一步的，我們發現如果在上述技術方案中加入微量的鈮，可以進一步增強鋼材的耐腐蝕性，研究發現，原因在于本發明在進行熱處理時，呈現奧氏體+碳化物的組織，碳化物的存在，對鋼的耐蝕性有很大影響，奧氏體在450～850℃下加熱，由于晶界析出鉻的碳化物Cr₂₃C₆，使得晶界附近的含鉻量降低，引起晶間腐蝕。因此，我們在其中加入微量的鈮，使之優先與碳結合形成NbC，其穩定性高，使得鉻保留在基體中，避免晶界貧鉻，從而減輕剛的晶界腐蝕傾向。此外，NbC在晶內析出呈彌散分布，且高溫下不易長大，可以提高本發明的高溫強度。對于本發明來說，鈮的含量為0.3～0.8％時，最為合適，優選0.37％。

本發明含鈮的一個優選方案為：所述耐腐蝕易成型特種鋼，其成分重量百分比為：含有碳0.08％，鉻20％，鎳7％，銅0.1％，鎢0.4％，鎂0.45％，鉬0.11％，鈮0.37％，其余為鐵。

本發明還公開了上述特種鋼獲得的方法，包括以下步驟：下料、鍛造、正火、加工、滲碳、預冷淬火、低溫回火、表面處理。

所述的鍛造，其溫度為1530～1580℃，熱處理擴散退火溫度1100～1150℃，4～6小時，固溶處理溫度1050～1150℃，2小時，時效處理為560℃。

所述的正火溫度為950℃～970℃。