一種閥門雙相不銹鋼材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種閥門雙相不銹鋼材料，各成分及其質(zhì)量百分比為：C：0.02～0.04%，Cr：18～28%，Mn＜1.5%，Ni：3.5～6.5%，N：0.2～0.3%，Mo：3.5-5.5%，余量為Fe。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明以氮代鎳，將鎳控制在適度的低含量，減少了鎳含量，大大降低了成本，耐腐蝕性比304不銹鋼提高10%以上，更加確保合金元素的匹配和采取相應(yīng)的熱處理工藝使鐵素體-奧氏體兩相的比例各接近40%～50%，從而降低原材料成本，滿足雙相不銹鋼工藝與腐蝕性能的要求。
【專利說明】一種閥門雙相不銹鋼材料及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鋼鐵冶金【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種閥門用雙相不銹鋼材料及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]近年來，石油、化工深加工技術(shù)發(fā)展很快，對耐高溫、耐磨、抗氫腐蝕，耐氫氟酸腐蝕等閥門的需求量進(jìn)一步增加。不銹鋼閥門因其優(yōu)良的耐蝕性和良好的力學(xué)性能，廣泛應(yīng)用于化工、輕工、電力等行業(yè)，對系統(tǒng)的安全性和經(jīng)濟運行起著極為重要的作用。不銹鋼閥門的使用條件很復(fù)雜，主要應(yīng)用在有毒、高腐蝕、易燃、易爆、高溫、高壓等危險場合，其失效形式主要是在特定使用環(huán)境下，由密封損壞引起的泄露，造成能源、原材料的浪費，對人身安全和國家財產(chǎn)造成極大的損失。
[0003]制造閥門零件的材料要根據(jù)下列因素來選擇:
1、工作介質(zhì)的壓力、溫度和特性。
[0004]2、該零件的受力情況以及在閥門結(jié)構(gòu)中所起作用。
[0005]3、有較好的工藝性。
[0006]4、在滿足以上條件情況下，要有較低的成本。
[0007]不銹鋼閥門應(yīng)用主要以304、316、316L奧氏體不銹鋼為主，產(chǎn)品形式為閥體、閥蓋、閥板和閥桿，應(yīng)用于壓力小于6.4MPa、溫度小于200°C強硝酸等介質(zhì)環(huán)境的流體控制設(shè)備中。
[0008]例如專利申請?zhí)枮?00710120430.7，發(fā)明名稱為鎳基合金和具有鎳基合金層密封面的不銹鋼閥門及制備方法的發(fā)明專利，其公開了一種用于不銹鋼閥門密封面合金層的鎳基合金的成分和含量:
C:1.0-1.5wt%, Cr:17.5-19.5wt%, Mo:7.0-9.0 wt%, W:3.5-4.5wt%, Nb:1.5-2.5wt%,Si:2.0-3.0wt%, N1:余量。
[0009]例如申請?zhí)枮?01210227760.7，發(fā)明名稱為一種不銹鋼截止閥門防內(nèi)漏裝置的發(fā)明專利，由不銹鋼截止閥門和聚四氟乙烯板制成，由于本發(fā)明采用因截止閥封面磨損導(dǎo)致漏氣、漏液的報廢不銹鋼截止閥門，采用內(nèi)加聚四氟乙烯板的技術(shù)，使報廢不銹鋼截止閥門恢復(fù)合格，提高了閥門使用率。
[0010]但是，隨著我國能源緊張，原材料價格的不斷上漲，作為高合金化的300系列不銹鋼閥門產(chǎn)品面臨著如何節(jié)約并有效地使用資源的問題。開發(fā)節(jié)鎳無鎳不銹鋼材料已成為不銹鋼材料的發(fā)展方向。隨著冶金及材料技術(shù)的進(jìn)步，節(jié)鎳型雙相不銹鋼材料，提高了鋼的力學(xué)性能和耐蝕性能，已經(jīng)受到重視。并已在石油化工球閥等通用閥門上得到應(yīng)用。
[0011]目前，國內(nèi)雙相不銹鋼主要產(chǎn)品是管、板和復(fù)合板，也有鍛件和鑄件，產(chǎn)量都不大。
[0012]我國生產(chǎn)的雙相不銹鋼鑄件主要有兩個牌號，即ZGlCrl7Mn9Ni4Mo3Cu2N，這類雙相不銹鋼鑄件鎳含量在百分之八以上，鎳元素偏高無形中增加了大量的成本；以及ZGlCrl8Mnl3Mo2CuN，這類雙向不銹鋼鑄件雖然無鎳，但是犧牲其機械性能較差，上述化學(xué)式中的中文含義為=ZG:鑄鋼，Cr:鉻，Mn:錳，N1:鎳，N:氮，Cu:銅，Mo:鑰。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種成本低、抗腐蝕性強以及耐磨性強的一種閥門用低成本雙相不銹鋼材料及其制備方法。
[0014]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
一種閥門雙相不銹鋼材料，各成分及其質(zhì)量百分比為:
C:0.02 ?0.04%, Cr:18 ?28%，Mn < 1.5%, Ni:3.5 ?6.5%, N:0.2 ?0.3%, Mo:
3.5-5.5%，余量為 Fe。
[0015]一種閥門雙相不銹鋼材料，各成分及其質(zhì)量百分比為:
C:0.02%, Cr:18%, Mn < 1.5%, Ni:3.5%, N:0.2%, Mo:3.5%，余量為 Fe。
[0016]一種閥門雙相不銹鋼材料，各成分及其質(zhì)量百分比為:
C:0.025%, Cr:22%, Mn < 1.5%, Ni:4.5%, N:0.22%, Mo:4.0%，余量為 Fe。
[0017]一種閥門雙相不銹鋼材料，各成分及其質(zhì)量百分比為:
C:0.03%, Cr:25%, Mn < 1.5%, Ni:5.5%, N:0.25%, Mo:4.5%，余量為 Fe。
[0018]一種閥門雙相不銹鋼材料，各成分及其質(zhì)量百分比為:
C:0.04%, Cr:28%, Mn < 1.5%, Ni:6.5%, N:0.3%, Mo:5.5%，余量為 Fe。
[0019]一種用于閥門雙相不銹鋼材料的制備方法，包括以下步驟:
第一步，采用FeCa合金對純Fe進(jìn)行脫S處理，熔煉前對Cr、N1、Mn、Mo進(jìn)行高溫真空脫水除氣處理；
第二步，按用于閥門的鋼材料的組成原料重量份進(jìn)行配料，將純Fe加入真空感應(yīng)爐，然后依次加入Cr、N1、Mo原料，然后充入氬氣作為保護氣體，控制壓強0.005-0.07MPa，升溫至1400-1600°C，然后加入C和Mn ;
第三步，將熔煉好的用于閥門的鋼材料取出，經(jīng)熱處理和真空澆注得到成品。
[0020]本發(fā)明所述第三步中熱處理方法為:淬火1000-1100°C，時間為25-35分鐘，回火750-800°C，時間為 80-100 分鐘。
[0021]本發(fā)明所述第三步中真空澆注溫度為1400-1600°C。
[0022]本發(fā)明采用上述技術(shù)方案后，具有如下技術(shù)效果:
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明以氮代鎳，將鎳控制在適度的低含量，減少了鎳含量，大大降低了成本，耐腐蝕性比304不銹鋼提高10%以上，更加確保合金元素的匹配和采取相應(yīng)的熱處理工藝使鐵素體-奧氏體兩相的比例各接近40%?50%，從而降低原材料成本，滿足雙相不銹鋼工藝與腐蝕性能的要求，具體有:
1、本發(fā)明所述雙相不銹鋼在地應(yīng)力下具有良好的耐氯化物應(yīng)力腐蝕性能。
[0023]2、本發(fā)明所述雙相不銹鋼含鑰合金元素，具有良好的耐孔蝕性能。在具有相同的孔蝕抗力當(dāng)量值時，本發(fā)明所述雙相不銹鋼與奧氏體不銹鋼的臨界孔蝕電位相仿。
[0024]3、具有良好的耐腐蝕疲勞和磨損腐蝕性能。
[0025]4、綜合力學(xué)性能好。有較高的強度和疲勞強度，屈服強度是18-8型奧氏體不銹鋼的2倍。固溶態(tài)的延伸率達(dá)到25%，韌性值A(chǔ)k (V型槽口)在100J以上。
[0026]5、可焊性良好，熱裂傾向小，一般焊前不需要預(yù)熱，焊后不需要熱處理，可與18-8 型奧氏體不銹鋼或碳鋼等異種焊接。

【具體實施方式】
[0027]為使本發(fā)明的目的和技術(shù)方案更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例?；谒枋龅谋景l(fā)明的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在無需創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0028]實施例1
一種閥門雙相不銹鋼材料，各成分及其質(zhì)量百分比為:
C:0.02%,
Cr:18%,
Mn < 1.5%,
N1:3.5%,
N:0.2%,
Mo:3.5%，
余量為Fe。
[0029]用于閥門雙相不銹鋼材料的制備方法，包括以下步驟:
第一步，采用FeCa合金對純Fe進(jìn)行脫S處理，熔煉前對Cr、N1、Mn、Mo進(jìn)行高溫真空脫水除氣處理；
第二步，按用于閥門的鋼材料的組成原料重量份進(jìn)行配料，將純Fe加入真空感應(yīng)爐，然后依次加入Cr、N1、Mo原料，然后充入氬氣作為保護氣體，控制壓強0.005-0.07MPa，升溫至1400-1600°C，然后加入C和Mn ;
第三步，將熔煉好的用于閥門的鋼材料取出，經(jīng)熱處理和真空澆注得到成品。
[0030]優(yōu)選地，本發(fā)明所述第三步中熱處理方法為:淬火1000-1100°C，時間為25-35分鐘，回火750-800°C，時間為80-100分鐘。
[0031]優(yōu)選地，本發(fā)明所述第三步中真空澆注溫度為1400-1600°C。
[0032]實施例2
一種閥門雙相不銹鋼材料，各成分及其質(zhì)量百分比為:
C:0.025%,
Cr:22%,
Mn < 1.5%,
N1:4.5%,
N:0.22%,
Mo:4.0%,
余量為Fe。
[0033]其余方法，同實施例1。
[0034]實施例3
一種閥門雙相不銹鋼材料，各成分及其質(zhì)量百分比為:
C:0.03%,
Cr:25%,
Mn < 1.5%，
Ni:5.5%，
N:0.25%，
Mo:4.5%，
余量為Fe。
[0035]其余方法，同實施例1。
[0036]實施例4
一種閥門雙相不銹鋼材料，各成分及其質(zhì)量百分比為:
C:0.04%,
Cr:28%,
Mn < 1.5%,
N1:6.5%,
N:0.3%,
Mo:5.5%，
余量為Fe。
[0037]其余方法，同實施例1。
[0038]本發(fā)明所述雙相不銹鋼材料綜合力學(xué)性能好，有較高的強度和疲勞強度，屈服強度是18-8型奧氏體不銹鋼的2倍。固溶態(tài)的延伸率達(dá)到25%，韌性值A(chǔ)k(V型槽口 )在100J以上。本發(fā)明所述雙相不銹鋼制造的閥門，有較強的抗硫化氫和氯離子腐蝕的能力。
[0039]本【技術(shù)領(lǐng)域】技術(shù)人員可以理解，除非另外定義，這里使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)術(shù)語和科學(xué)術(shù)語)具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員的一般理解相同的意義。還應(yīng)該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術(shù)語應(yīng)該被理解為具有與現(xiàn)有技術(shù)的上下文中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會用理想化或過于正式的含義來解釋。
[0040]本發(fā)明中所述的“和/或”的含義指的是各自單獨存在或兩者同時存在的情況均包括在內(nèi)。
[0041]以上述依據(jù)本發(fā)明的理想實施例為啟示，通過上述的說明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改。本項發(fā)明的技術(shù)性范圍并不局限于說明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來確定其技術(shù)性范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種閥門雙相不銹鋼材料，其特征在于:各成分及其質(zhì)量百分比為:
C:0.02 ?0.04%, Cr:18 ?28%，Mn < 1.5%, Ni:3.5 ?6.5%, N:0.2 ?0.3%, Mo:3.5-5.5%，余量為 Fe。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種閥門雙相不銹鋼材料，其特征在于:各成分及其質(zhì)量百分比為:
C:0.02%, Cr:18%, Mn < 1.5%, Ni:3.5%, N:0.2%, Mo:3.5%，余量為 Fe。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種閥門雙相不銹鋼材料，其特征在于:各成分及其質(zhì)量百分比為:
C:0.025%, Cr:22%, Mn < 1.5%, Ni:4.5%, N:0.22%, Mo:4.0%，余量為 Fe。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種閥門雙相不銹鋼材料，其特征在于:各成分及其質(zhì)量百分比為:
C:0.03%, Cr:25%, Mn < 1.5%, Ni:5.5%, N:0.25%, Mo:4.5%，余量為 Fe。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種閥門雙相不銹鋼材料，其特征在于:各成分及其質(zhì)量百分比為:
C:0.04%, Cr:28%, Mn < 1.5%, Ni:6.5%, N:0.3%, Mo:5.5%，余量為 Fe。
6.一種如權(quán)利要求1所述的用于閥門雙相不銹鋼材料的制備方法，其特征在于:包括以下步驟: 第一步，采用FeCa合金對純Fe進(jìn)行脫S處理，熔煉前對Cr、N1、Mn、Mo進(jìn)行高溫真空脫水除氣處理； 第二步，按用于閥門的鋼材料的組成原料重量份進(jìn)行配料，將純Fe加入真空感應(yīng)爐，然后依次加入Cr、N1、Mo原料，然后充入氬氣作為保護氣體，控制壓強0.005-0.07MPa，升溫至1400-1600°C，然后加入C和Mn ; 第三步，將熔煉好的用于閥門的鋼材料取出，經(jīng)熱處理和真空澆注得到成品。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于閥門雙相不銹鋼材料的制備方法，其特征在于:所述第三步中熱處理方法為:淬火1000-1100°c，時間為25-35分鐘，回火750-800°C，時間為80-100 分鐘。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于閥門雙相不銹鋼材料的制備方法，其特征在于:所述第三步中真空澆注溫度為1400-1600°C。
【文檔編號】C22C33/04GK104357751SQ201410573586
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年10月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月24日
【發(fā)明者】錢國東 申請人:無錫樂華自動化科技有限公司