[發(fā)明專(zhuān)利]高氮低鎳沃斯田鐵不銹鋼合金及其制造方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811553628.9
• 申請(qǐng)日: 2018-12-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111334700A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-06-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔣承學(xué);孫德源
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 財(cái)團(tuán)法人金屬工業(yè)研究發(fā)展中心
• 主分類(lèi)號(hào): C22C33/04
• 分類(lèi)號(hào): C22C33/04;C22C38/02;C22C38/04;C22C38/44;C22C38/46;C22C38/58
• 代理公司: 北京匯澤知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11228
• 代理人: 張瑾

本發(fā)明涉及一種高氮低鎳沃斯田鐵不銹鋼合金，以其總重量為100wt％計(jì)算，該高氮低鎳沃斯田鐵不銹鋼合金包括下列元素：16～18wt％的鉻、1～5wt％的鎳、0.4～0.7wt％的氮、1～3wt％的鉬、≦0.075wt％的碳、≦1wt％的硅、≦2wt％的錳、0.1～1wt％的釩，其余部分為鐵及不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明的高氮低鎳含量的不銹鋼合金特別加入釩(V)元素，可增加氮溶解度，降低鎳的用量，提高該不銹鋼合金的抗拉強(qiáng)度及降伏強(qiáng)度，并降低腐蝕速率及制作成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是有關(guān)于一種不銹鋼合金及其制造方法，且特別是有關(guān)于一種高氮低鎳沃斯田鐵不銹鋼合金及其制造方法。

背景技術(shù)

依EN 10088-1的定義，鋼中至少含有10.5wt％的鉻且含碳量不超過(guò)1.2wt％時(shí)才稱(chēng)為不銹鋼。不銹鋼比一般鋼材具更佳的抗腐蝕性及耐熱性，在大氣中可常保金屬光澤。不銹鋼耐腐蝕的原理是：鉻在金屬表面形成連續(xù)致密的氧化膜(俗稱(chēng)鈍化膜)。此鈍化膜可隔絕金屬與外在環(huán)境的接觸，所以具有耐腐蝕的功能。不銹鋼表面鈍化膜，可隔絕金屬與外在環(huán)境的接觸，與一般碳鋼涂覆材不同的是，即使表面鈍化膜遭外力刮傷后，仍可自行修復(fù)而生成新的表面鈍化膜。而耐蝕能力與鈍化膜的穩(wěn)定性有關(guān)，這除了與不銹鋼的化學(xué)成份有關(guān)外，還與腐蝕介質(zhì)的種類(lèi)、溫度、壓力、流速等有關(guān)。

沃斯田鐵不銹鋼合金主要添加元素為鉻、鎳、錳，區(qū)分為200及300系。200系不銹鋼與300系不銹鋼同屬沃斯田鐵系(Austenitic series)。300系不銹鋼保持沃斯田鐵組織的方法為加鎳，而200系則減少鎳、鉻含量，增加錳、氮含量，以維持沃斯田鐵組織的穩(wěn)定性。部份200系不銹鋼會(huì)添加銅，除能穩(wěn)定沃斯田鐵組織，同時(shí)能提高材料成型性。

沃斯田鐵系不銹鋼合金的特性應(yīng)用如下：無(wú)法通過(guò)熱處理改變其機(jī)械性質(zhì)(無(wú)淬火硬化性)，但具有優(yōu)良的延性及韌性，常施以低溫加工，使其加工硬化增加強(qiáng)度和硬度。沃斯田鐵系不銹鋼對(duì)一般性腐蝕(General Corrosion)抵抗大，但有粒間腐蝕(Inter-granular Corrosion)的缺點(diǎn)，其原因?yàn)?00～800℃的溫度加熱，使鉻的碳化物再結(jié)晶粒界析出所致。

由于鎳的成分是作為降低該不銹鋼的腐蝕速率，但是鎳的價(jià)格較為昂貴，因此對(duì)新一代不銹鋼材料而言，以氮代鎳的資源節(jié)約型高氮低鎳不銹鋼合金則應(yīng)運(yùn)而生。

高氮低鎳沃斯田鐵不銹鋼合金是指不銹鋼中的氮含量高于在大氣下熔煉所制作出不銹鋼中的氮含量，對(duì)以大氣熔煉法所制作的沃斯田鐵不銹鋼而言，不銹鋼中最大氮含量約在重量百分比0.05wt％左右?，F(xiàn)今在工業(yè)生產(chǎn)，不銹鋼熔煉制程均普遍使用電弧爐、感應(yīng)爐、轉(zhuǎn)爐、氧氣氬氣脫碳爐、或真空氧氣脫碳爐(VOD爐)等設(shè)備在大氣或低真空環(huán)境下熔制不銹鋼。以大型VOD爐熔制不銹鋼為例，是將氮?dú)獯等霠t體底部，以增加不銹鋼的氮含量。

再者，若需增加不銹鋼氮含量，例如在熔煉制程中常添加含氮合金，此方法最高可制作出氮含量約重量百分比為0.7wt％的不銹鋼材料。在高氮?dú)鈮毫ο氯蹮捯酁橐环N增加不銹鋼中氮溶解度有效的方法，F(xiàn)e-Cr-Mn沃斯田鐵不銹鋼在高氮?dú)鈮毫ο氯蹮?氮?dú)鈮毫Ω哌_(dá)50大氣壓)可制作出氮含量為重量百分比0.8-1.5wt％或0.8-1.8wt％的不銹鋼材料，唯此種高壓熔煉設(shè)備造價(jià)昂貴且生產(chǎn)時(shí)需消耗大量氮?dú)猓瑢?dǎo)致制造成本增加，而在高壓下進(jìn)行熔煉亦增加了制程的危險(xiǎn)性。

因此，便有需要提供一種高氮低鎳沃斯田鐵不銹鋼合金，解決前述的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的一目的是提供一種高氮低鎳沃斯田鐵不銹鋼合金，其加入釩(V)元素，可增加氮溶解度。

依據(jù)上述的目的，本發(fā)明提供一種高氮低鎳沃斯田鐵不銹鋼合金，以其總重量為100wt％計(jì)算，該高氮低鎳沃斯田鐵不銹鋼合金包括下列元素：