[發明專利]抗菌超高強度高韌性不銹鋼材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202010597372.2
• 申請日: 2020-06-28
• 公開（公告）號: CN113846275B
• 公開（公告）日: 2023-06-13
• 發明（設計）人: 王威;牛夢超;單以銀;楊柯
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: C22C38/42
• 分類號: C22C38/42;C22C38/44;C22C38/52;C22C33/04;C21D8/02
• 代理公司: 沈陽晨創科技專利代理有限責任公司 21001
• 代理人: 張晨

本發明涉及一種抗菌超高強度高韌性不銹鋼材料及其制備方法。該不銹鋼的重量百分比成分為：C：＜0.03％，Cr：13.0～14.0％，Ni：6.0～8.0％，Co：6.0～8.0％，Mo：2.5～3.5％，Cu：0.5～2.0％，P：＜0.01％，S：＜0.01％，Mn：＜0.1％，Fe：余量。本發明通過添加較高含量的Co和Cr以平衡材料的耐蝕性能；通過控制Cr當量，獲得馬氏體組織，保證δ鐵素體含量低于2％；同時添加一定含量的強化元素Mo和Cu以及優化材料制備工藝，進而獲得含納米級的富鉬相和富銅相，最終獲得強度級別在1400MPa以上，沖擊功大于50J，同時具有強抗菌性能和耐蝕性的材料，可應用到各個領域。

技術領域

本發明屬于高強度高韌性抗菌不銹鋼領域，具體涉及到一種抗菌的超高強度高韌性不銹鋼材料及其制備方法，該不銹鋼用途廣泛，主要應用于工程結構中使用的高強、高韌結構件的制造以及需要高強度和抗菌性能的不銹鋼，如醫療器械、衛生器具、海洋平臺或汽輪機部件等相關領域。

背景技術

隨著科學技術的發展和人類文明的進步，人們對于材料的需求已經不再局限于其單一性能或單一功能。在許多特殊環境下，人們更希望材料具有綜合性能優異、功能性強的結構功能一體化材料。如在醫療器械的開發中，不僅希望材料具有較高強度和韌性，同時也希望材料能夠具有優異的耐蝕性能和抗菌性。

由此可見，對于結構功能一體化材料的開發，要做到不同性能之間的協調。對于強度超過1000MPa的超高強度鋼有低合金超高強度鋼，這些鋼的強韌性較高，可以滿足工業結構件的設計要求，但由于不含Cr元素，極差的耐蝕性使其應用受到了制約。對于傳統的高強度不銹鋼如PH13-8Mo、15-5PH等雖然具有良好的耐蝕性，但其韌性偏低(沖擊功為20J左右)，無法滿足苛刻使用環境對結構件可靠性的要求。此外對于同時具備優異的力學性能和抗菌性能的不銹鋼來說，更是鮮有報道。

由此可見，研制具有自主知識產權的具有超高強度和韌性，同時具有良好的耐蝕性和抗菌性能的結構功能一體化材料，以滿足工程應用對不銹鋼綜合性能提出的更高要求的高強度高韌性抗菌不銹鋼已迫在眉睫。

發明內容

本發明的目的在于提供一種同時兼備高強韌性和抗菌性能的不銹鋼。

根據上述目的，本發明的整體技術方案為：

本發明以現有的高強度不銹鋼為基礎，通過精確控制Co、Cr、Ni、Mo和Cu的元素配比，在保證單一馬氏體組織的前提下最大限度地保證了鋼的強韌性和耐蝕性，開發出抗拉強度＞1400MPa，沖擊功＞50J的新型超高強度高韌性不銹鋼，同時加入Cu元素，表現出優異的抗菌性能。

根據上述設計思想，本發明的具體技術方案為：

該新型馬氏體時效不銹鋼的化學成分為(wt.％)：

C：＜0.03％，Cr：13.0～14.0％，Ni：6.0～8.0％，Co：6.0～8.0％，Mo：2.5～3.5％，Cu：0.5～2.0％，P：＜0.01％，S：＜0.01％，Mn：＜0.1％，Fe：余量。

優選為：C：＜0.03％，Cr：13.0～14.0％，Ni：6.0～8.0％，Co：6.0～8.0％，Mo：2.5～3.5％，Cu：0.5～2.0％，P：＜0.01％，S：＜0.01％，Mn：＜0.1％，Fe：余量。

最優選為：C：＜0.01％，Cr：13.0～13.1％，Ni：7.7～7.8％，Co：7.2～7.3％，Mo：2.9～3.0％，Cu：0.8～1.2％，P：＜0.01％，S：＜0.01％，Mn：＜0.1％，Fe：余量。

上述化學成分設計依據如下：

C在高強高韌不銹鋼中作為雜質元素存在鋼中，過多含量的C會嚴重惡化鋼的焊接性能和耐蝕性，因而C含量嚴格控制在0.03％以下。