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一種馬氏體不銹鋼的制作方法

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一種馬氏體不銹鋼的制作方法與工藝

本發(fā)明屬于合金領(lǐng)域,特別提供一種馬氏體不銹鋼2Cr14NiRE。



背景技術(shù):

2Cr13馬氏體不銹鋼由于具有優(yōu)良的耐腐蝕性能且價(jià)格相對(duì)較低,應(yīng)用較廣。但隨著工業(yè)的發(fā)展,特別是一些高腐蝕環(huán)境下,容易出現(xiàn)銹斑,所以對(duì)材料提出了更高的要求。因此在該背景下,研究各合金元素,特別是Ni,Mo,稀土等元素含量對(duì)2Cr13鋼性能的影響顯得尤為重要。

Ni元素能提高腐蝕性能和韌性,有利于高溫軋制,降低形成高溫δ鐵素體傾向,同時(shí)對(duì)降低冷脆轉(zhuǎn)變溫度有益。研究表明:在超低碳型的13Cr馬氏體不銹鋼中,Ni含量達(dá)到2%時(shí)的屈服強(qiáng)度較不含Ni要提高1.5倍左右,而Ni含量為2%~6%時(shí),材料的屈服強(qiáng)度穩(wěn)定在一個(gè)當(dāng)量上,添加至大于6%時(shí),材料的屈服強(qiáng)度略有下降,因此添加Ni元素含量控制在6.0%以下;同時(shí),Mo的加入提高了耐蝕性,特別是抗局部腐蝕性,還提高了材料的強(qiáng)度和淬透性,Cr與Mo配合能提高鋼的耐海水腐蝕性,降低鋼對(duì)點(diǎn)蝕的敏感性,但Mo價(jià)格昂貴,一般情況下不考慮添加過(guò)多的Mo,因此試驗(yàn)添加Mo元素含量范圍為2.0%以下。稀土在鋼中可以起到諸多良好的作用,比如稀土可以同氧、硫等有害雜質(zhì)作用以凈化晶界,改變夾雜物形態(tài),細(xì)化晶粒等。

1Cr17Ni2鋼是一種用途廣泛的馬氏體—鐵素體型雙相不銹鋼,由于它具有馬氏體不銹鋼中最好的耐蝕性和最高的強(qiáng)度,因而在很多重要的環(huán)境中有著廣泛的應(yīng)用。

lCrl7Ni2不銹鋼在Cr17鋼的基礎(chǔ)之上添加了2%的鎳元素。如圖1為2%Ni對(duì)含16%Cr和18%Cr的鐵-鉻-碳相圖的影響。根據(jù)相圖的變化,在16%Cr和18%Cr的條件下,加入2%Ni可以明顯擴(kuò)大γ相相區(qū),即使碳元素含量很低,也不至于形成單一的鐵素體組織,加熱時(shí)鋼中出現(xiàn)混合的γ+α組織。當(dāng)碳元素含量為0.2%時(shí),加熱后則可完全轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體組織,淬火后可得到完全的馬氏體組織。由相圖可知,lCrl7Ni2不繡鋼的組織由γ相、α相和碳化物所組成,并受合金成分和加熱溫度的影響。



技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

本發(fā)明的目的在于提供一種馬氏體不銹鋼2Cr14NiRE,與現(xiàn)有馬氏體不銹鋼相比,該不銹鋼具有更優(yōu)良的耐腐蝕性能。

本發(fā)明具體提供了一種馬氏體不銹鋼2Cr14NiRE,其特征在于,所述不銹鋼的組成以及質(zhì)量百分比為:C:0.16~0.25%、Si:≤1.00%、Mn:≤1.00%、Cr:13.00~15.00%、Ni:0.60~1.30%、RE:0.06~0.14%、S:≤0.010%、P:≤0.030%、Fe余量。

其優(yōu)選的組成以及質(zhì)量百分比為:C:0.18~0.23%、Si:≤1.00%、Mn:≤1.00%、Cr:13.00~14.00%、Ni:0.80~1.00%、RE:0.06~0.12%、S:≤0.010%、P:≤0.030%、Fe余量。

本發(fā)明所述馬氏體不銹鋼,其特征在于:Ni、RE元素總含量為0.8~1.15%,在此范圍內(nèi)馬氏體不銹鋼具有更好的力學(xué)性能。

本發(fā)明還提供了所述馬氏體不銹鋼的熱處理制度:

淬火:920~980℃保溫30-80min后油冷至室溫;回火:220~300℃保溫50-80min空冷。優(yōu)選為:950℃保溫30min后油冷至室溫,220~300℃保溫60min空冷。

附圖說(shuō)明

圖1 2%Ni對(duì)含16%Cr和18%Cr的鐵-鉻-碳相圖的影響。

圖2 實(shí)施例1回火溫度對(duì)屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度的影響。

圖3 實(shí)施例1回火溫度對(duì)延伸和面縮的影響。

圖4 實(shí)施例1回火溫度對(duì)沖擊的影響。

圖5 實(shí)施例1回火溫度對(duì)HRC的影響。

圖6 實(shí)施例1金相圖片(220℃)。

圖7 實(shí)施例1金相圖片(300℃)。

圖8 實(shí)施例1金相圖片(570℃)。

圖9 實(shí)施例1金相圖片(650℃)。

圖10 實(shí)施例1金相圖片(700℃)。

具體實(shí)施方式

試樣合金成分見(jiàn)表1:

表1試樣合金成分配比(wt%)

實(shí)施例1

取試樣1合金成分進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試,在鍛后的棒材上取兩支M10拉伸試樣,兩支10×10×55沖擊試樣,進(jìn)行熱處理實(shí)驗(yàn),測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2。

熱處理制度為950℃保溫30分鐘后油冷至室溫,220℃、300℃、570℃、650℃、700℃各保溫60分鐘空冷。

表2試樣1熱處理后性能測(cè)試結(jié)果

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出,試樣1的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、HRC均隨回火溫度的升高而下降,延伸、面縮和沖擊隨溫度升高成上升趨勢(shì),在300℃—600℃中溫回火時(shí)略有下降。

實(shí)施例2

取試樣2合金成分進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試,其它與實(shí)施例1相同,測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表3。

表3試樣2熱處理后性能測(cè)試結(jié)果

實(shí)施例3

取試樣3合金成分進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試,其它與實(shí)施例1相同,測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表4。

表4試樣3熱處理后性能測(cè)試結(jié)果

上述實(shí)施例只為說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn),其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施,并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾,都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

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