[發明專利]一種Al修飾富Cu相強化鐵素體不銹鋼及其制備方法

有效

• 申請號: 202111674416.8
• 申請日: 2021-12-31
• 公開（公告）號: CN114318153B
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發明（設計）人: 韓英;姜明坤;冉旭;朱巍巍;祖國慶;趙宇
• 申請（專利權）人: 長春工業大學
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/04;C22C38/06;C22C38/42;C22C38/48;C22C38/50;C21D8/02;C22C33/04
• 代理公司: 蘇州市中南偉業知識產權代理事務所(普通合伙) 32257
• 代理人: 蘇張林

本發明公開了一種Al修飾富Cu相強化鐵素體不銹鋼，按質量百分數計包含以下組分：C：0.001％～0.006％，Si：0.3％～1％，Mn：0.1％～0.5％，Cr：15％～20％，Nb：0.1％～0.6％，Ti：0.1％～0.5％，Ni：0.6％～1.2％，Cu：1％～2％，Al：0.5％～2％，余量為鐵；所述Al修飾富Cu相強化鐵素體不銹鋼中，晶內和晶界處均勻分布有Al修飾富Cu相，其中富含Al、Fe、Cu、Si和Cr。本發明還公開了所述Al修飾富Cu相強化鐵素體不銹鋼的制備方法。本發明的Al修飾富Cu相強化鐵素體不銹鋼，抗拉強度可達730MPa～750MPa，屈服強度可達626MPa～640MPa，延伸率可達27.2％～28.1％。這種鐵素體不銹鋼可滿足汽車排氣系統、火力發電領域，以及滿足作為固態氧化物燃料電池連接體材料的需求。

技術領域

本發明涉及金屬材料加工技術領域，具體涉及一種Al修飾富Cu相強化鐵素體不銹鋼及其制備方法。

背景技術

鐵素體不銹鋼指含11～30％的Cr、在使用狀態下組織結構以鐵素體為主的Fe-Cr或Fe-Cr-Mo合金。它具有比奧氏體不銹鋼好得多的耐氯化物、苛性堿等應力腐蝕性能，還具有很好的耐海水局部腐蝕(抗點蝕、抗縫隙腐蝕和應力腐蝕開裂)性能和抗高溫氧化性能。但普通鐵素體不銹鋼的缺點是對晶間腐蝕敏感，塑性和韌性較低。

近年來，鎳價大幅度波動導致奧氏體不銹鋼成本增加，而作為低鎳、無鎳的“經濟型”不銹鋼，鐵素體不銹鋼因其成本低，競爭力強，市場前景看好，研究鐵素體不銹鋼新品種的開發與生產，對我國的不銹鋼產業健康發展十分重要。如何克服普通鐵素體不銹鋼的缺點，提高其強度和塑性，得到了眾多研究者的關注。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種Al修飾富Cu相強化鐵素體不銹鋼及其制備方法，以同時提高普通鐵素體不銹鋼的強度和塑性。

為了解決上述技術問題，本發明提供了如下的技術方案：

本發明提供了一種Al修飾富Cu相強化鐵素體不銹鋼，按質量百分數計，所述Al修飾富Cu相強化鐵素體不銹鋼包含以下組分：C：0.001%～0.006%，Si：0.3%～1%，Mn：0.1%～0.5%，Cr：15%～20%，Nb：0.1%～0.6%，Ti：0.1%～0.5%，Ni：0.6%～1.2%，Cu：1%～2%，Al：0.5%～2%，余量為鐵；

所述Al修飾富Cu相強化鐵素體不銹鋼中，晶內和晶界處均勻分布有Al修飾富Cu相，其中富含Al、Fe、Cu、Si和Cr。

本發明中，通過控制鐵素體不銹鋼內Cu的質量分數為1%～2%，Al的質量分數為0.5%～2%，配合特定的時效工藝，從而使得鐵素體不銹鋼基體內析出大量的Al修飾富Cu相，這種Al修飾富Cu相均勻地分布于晶內和晶界處，其中富含Al、Fe、Cu、Si和Cr元素，并且還含有位錯。與普通的富Cu相相比，本發明的Al修飾富Cu相能同時作為位錯源和位錯阻礙，可以實現對鐵素體不銹鋼強度和塑性的同時提升。

進一步地，所述Al修飾富Cu相的尺寸為1～50nm。

進一步地，所述Al修飾富Cu相強化鐵素體不銹鋼中，Al和Cu的總質量分數≤3.5%。Al、Cu的總質量百分比不高于3.5%，能夠保證Al和Cu較好的溶解于不銹鋼中，而不會使它們在不銹鋼中因為富集而惡化不銹鋼的力學性能。

本發明還提供了所述的一種Al修飾富Cu相強化鐵素體不銹鋼的制備方法，包括以下步驟：

S1、按照以下組分配比進行配料，經感應熔煉，制成鑄錠：C：0.001%～0.006%，Si：0.3%～1%，Mn：0.1%～0.5%，Cr：15%～20%，Nb：0.1%～0.6%，Ti：0.1%～0.5%，Ni：0.6%～1.2%，Cu：1%～2%，Al：0.5%～2%，余量為鐵；

S2、將鑄錠進行均勻化熱處理；