[發明專利]微合金化的高硅錳含氮型奧氏體不銹鋼材料及制備方法

有效

• 申請號: 201811097221.X
• 申請日: 2018-09-18
• 公開（公告）號: CN109280842B
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 劉海定;陳登華;王東哲;何曲波;王方軍;劉應龍;田源;喻峰
• 申請（專利權）人: 重慶材料研究院有限公司
• 主分類號: C22C33/06
• 分類號: C22C33/06;C22B9/18;C22C38/34;C22C38/42;C22C38/44;C22C38/46;C22C38/48;C22C38/58
• 代理公司: 重慶志合專利事務所(普通合伙) 50210
• 代理人: 胡榮琿

本發明涉及一種微合金化的高硅錳含氮型奧氏體不銹鋼材料及制備方法，所述高硅錳型含氮不銹鋼材料各組分的重量百分含量為：C：0.03～0.06%、Cr：16.0～17.5%、Ni：8.0～9.0%、Si：3.5～4.5%、Mn：7.5～9.0%、N：0.10～0.18%、Mo：0.1～0.6%、V：0.05～0.2%、Nb：0.05～0.2%、Cu：0.1～0.5%、Fe為余量。采用本發明所述方法制備的高硅錳含氮型奧氏體不銹鋼，具有良好的冷、熱加工性能，優良的橫、縱向室溫、高溫力學性能和韌塑性，耐腐蝕性能好等特點，同時，大大提高了合金成材率。

技術領域

本發明屬于金屬材料冶金制備領域，特別涉及一種微合金化的高硅錳含氮型奧氏體不銹鋼材料及制備方法。

背景技術

氮元素不僅能夠提高不銹鋼耐點蝕和縫蝕等局部腐蝕的能力，還能提高強度、韌度。同時氮是有效的奧氏體形成元素，穩定奧氏體基體的能力甚至達到鎳的30倍。含氮奧氏體不銹鋼就是通過在在奧氏體不銹鋼中加入適量的氮元素，取代部分的鎳元素，從而可以降低材料成本，但為了提高氮在不銹鋼中溶解度，則需要在不銹鋼中添加一定量的錳。而硅可以提高鐵的鈍化能力、提高基體的電極電位，在鋼的表面形成一層致密的氧化膜，從而可明顯提高鋼的耐蝕性、耐磨性。因此高硅錳含氮型奧氏體不銹鋼具有良好的強韌性匹配，以及耐磨、耐腐蝕、抗空蝕和高溫性能，在化工、石油天然氣開采、水電、核電等重要工業領域得到了廣泛應用。不過當硅含量過高，大于4～5％時，在熱加工或熱處理過程容易析出脆性的金屬間相，比如σ相，導致鋼易于脆化，因此該鋼種的制造對鍛、軋等熱加工以及熱處理的要求很高，使得一般工廠無法生產該系列鋼種，阻礙了它們的推廣應用。

發明內容

本發明所涉及的微合金化的高硅錳含氮型奧氏體不銹鋼材料及制備方法，采用本發明所述方法制備的高硅錳含氮型奧氏體不銹鋼，具有良好的冷、熱加工性能，優良的橫、縱向室溫、高溫力學性能和韌塑性，耐腐蝕性能好等特點，同時，大大提高了合金成材率。

本發明的技術方案是：

高硅錳型含氮不銹鋼材料，其各組分的重量百分含量為：

C：0.03～0.06％、Cr：16.0～17.5％、Ni：8.0～9.0％、Si：3.5～4.5％、Mn：7.5～9.0％、N：0.10～0.18％、Mo：0.1～0.6％、V：0.05～0.2％、Nb：0.05～0.2％、Cu：0.1～0.5％、Fe為余量。

較好的技術方案是，上述材料各組分的重量百分含量為：

C：0.040～0.045％、Cr：16.5～17.0％、Ni：8.0～8.5％、Si：3.8～4.2％、Mn：7.5～8.5％、N：0.12～0.16％、Mo：0.3～0.5％、V：0.10～0.15％、Nb：0.10～0.15％、Cu：0.1～0.25％、Fe為余量。

上述高硅錳型含氮不銹鋼材料的制備方法，有以下步驟：

1)上述配比取高硅錳含氮型不銹鋼各組分，其中V采用鐵釩中間合金，N采用微碳鉻鐵，將Fe、Cr、Ni、Mo、Nb作為底料，C、Si、Mn、Cu、鐵釩中間合金、微碳鉻鐵作為小料，真空感應爐或電弧爐熔煉，待底料完全熔化后在保護氣氛下分批次加入小料，經成分檢測合格后澆鑄成圓柱形電極棒，得到電渣重熔用的重熔電極棒

2)配制渣料，渣料各組成按重量份為CaF₂：50～70份、CaO：5～20份、Al₂O₃：5～20份、MgO：5～20份、SiO₂：1～10份、MnO₂：1～10份；渣料經800℃烘烤8～16h；

3)將渣料加熱至熔融狀態后倒入結晶器或在結晶器中直接化渣起弧，步驟1)得到的重熔電極棒緩慢插入到熔融狀態下的渣料中，通電起弧后調整電壓45～60V、電流6000～14000A至穩定后開始化料；