[發明專利]一種含氮雙相不銹鋼及其近凈成形方法

在審

• 申請號: 202011141340.8
• 申請日: 2020-10-22
• 公開（公告）號: CN112371981A
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: 尚峰;王智勇;張鵬;喬斌;賀毅強;李化強
• 申請（專利權）人: 江蘇省海洋資源開發研究院（連云港）
• 主分類號: B22F3/22
• 分類號: B22F3/22;B22F1/00;B22F3/10;C21D1/18;C23C8/26
• 代理公司: 北京和聯順知識產權代理有限公司 11621
• 代理人: 趙宇

本發明公開一種含氮雙相不銹鋼及其近凈成形方法，方法包括以下步驟：S01.選取質量分數為40％～50％的奧氏體不銹鋼粉末和質量分數為50％～60％的鐵素體不銹鋼粉末，將該兩種不銹鋼粉末置于干粉混合機中進行均勻混合，制備不銹鋼混合粉末；S02.將不銹鋼混合粉末與粘結劑一起置于密煉機中進行密煉，制備喂料；S03.將喂料置于注射機中進行注射成形，得到注射坯；S04.將注射坯進行脫脂處理，得到脫脂坯；S05.將脫脂坯進行滲氮燒結，其中，滲氮燒結溫度為1300～1350℃，保溫時間為1～2小時，氮氣壓力為0.01～0.05MPa，冷卻方式為隨爐冷卻，得到燒結試樣；S06.將燒結試樣進行固溶處理，其中，固溶溫度為1280～1320℃，固溶時間為30～90分鐘，冷卻方式為水冷，制得含氮雙相不銹鋼。

技術領域

本發明涉及金屬材料技術領域，特別涉及一種適用于高強度工業環境的含氮雙相不銹鋼及其近凈成形方法。

背景技術

雙相不銹鋼兼有鐵素體不銹鋼和奧氏體不銹鋼的優點，具有優異的力學性能和耐腐蝕性能，廣泛應用于建筑、橋梁、化工、海洋工程等領域。在雙相不銹鋼中加入氮，可以進一步提高力學性能，研究發現在不銹鋼中，含氮量每提升0.1mass％，強度會提高60～100MPa。氮提高不銹鋼強度的途徑主要有3鐘：固溶強化、細晶強化、形變硬化。

目前含氮雙相不銹鋼的制備工藝主要是分為兩大類：氮氣加壓熔煉法和粉末冶金法。氮氣加壓熔煉法有加壓感應爐熔煉法、加壓等離子熔煉法、加壓電渣重熔法、加壓電弧渣重熔、大熔池法，但加壓熔煉法存在很多缺點：設備復雜、高壓危險、氮分布不均勻、成品率不高、成本高等。粉末冶金法主要有熱等靜壓、熱擠壓、金屬注射成形等，使用氮氣霧化的粉末作為初始粉末，施加一定成形壓力后，進行燒結致密，得到含氮的雙相不銹鋼。制備含氮粉末的工藝主要有加壓熔煉—氣體霧化、粉末固態氮化、機械合金化，其中加壓熔煉—氣體霧化生產批量大，適用于工業生產，霧化制粉工藝有利于實現快速凝固，可以保證鋼中的氮不會析出，但是該方法成本高、氮含量無法精確控制。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明的一個目的是提供一種適用于高強度工業環境的含氮雙相不銹鋼；本發明的另一個目的是提供一種能實現對兩相比例的控制以及氮含量的控制的制備上述不銹鋼的近凈成形方法。

為此，本發明提供了一種含氮雙相不銹鋼近凈成形方法，包括以下步驟：

S01.選取質量分數為40％～50％的奧氏體不銹鋼粉末和質量分數為50％～60％的鐵素體不銹鋼粉末，將該兩種不銹鋼粉末置于干粉混合機中進行均勻混合，制備不銹鋼混合粉末；

S02.將S01中得到的不銹鋼混合粉末與粘結劑一起置于密煉機中進行密煉，制備喂料；

S03.將S02中得到的喂料置于注射機中進行注射成形，得到注射坯；

S04.將S03中得到的注射坯進行脫脂處理，得到脫脂坯；

S05.將S04中得到的脫脂坯進行滲氮燒結，其中，滲氮燒結溫度為1300～1350℃，保溫時間為1～2小時，氮氣壓力為0.01～0.05MPa，冷卻方式為隨爐冷卻，得到燒結試樣；

S06.將S05中得到的燒結試樣進行固溶處理，其中，固溶溫度為1280～1320℃，固溶時間為30～90分鐘，冷卻方式為水冷，制得含氮雙相不銹鋼。

與現有技術相比，本發明提供的含氮雙相不銹鋼近凈成形方法可通過調節兩相不銹鋼粉末的質量比例和固溶處理參數來實現對兩相比例的控制，可通過調節氮氣壓力和燒結溫度來實現對氮含量的控制，該方法使得氮分布更加均勻、成品率更高、成本更低。通過注射成形-滲氮燒結制備出具有優良力學性能的含氮雙相不銹鋼，適用于高強度工業環境。

作為本發明的一個優選方案，其中，在S01中，兩種不銹鋼粉末在混合時，干粉混合機的轉速為20～30轉/分鐘，混合時間為90～120分鐘。