專利名稱:高耐蝕性奧氏體不銹鋼的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種奧氏體不銹鋼材料，特別是一種含稀土金屬高耐蝕性的奧氏體不銹鋼合金材料。
背景技術(shù)：
隨著我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)力度的不斷加大，國內(nèi)不銹鋼生產(chǎn)和消費(fèi)市場迅猛發(fā)展， 造成比較稀缺的鎳資源產(chǎn)生突出的供求矛盾。在奧氏體不銹鋼中，典型的通用鋼種有304、 304L、316、316L等，304系列不銹鋼廣泛應(yīng)用于家庭用品，汽車配件，醫(yī)療器具，建材，化學(xué)， 食品工業(yè)，農(nóng)業(yè)，船舶部件等行業(yè)領(lǐng)域；316系列則廣泛應(yīng)用在海水里用設(shè)備、化學(xué)、染料、 造紙、草酸、肥料等生產(chǎn)設(shè)備、照像、食品工業(yè)、沿海地區(qū)設(shè)施、繩索、⑶桿、螺栓、螺母等領(lǐng)域。該系列鋼種的突出特點(diǎn)是有良好的綜合性能，但由于稀缺金屬鎳含量較高，都達(dá)到8% 以上，因此成本較高、價(jià)格昂貴。
節(jié)鎳型奧氏體不銹鋼以形成奧氏體的C、Mn、N、Cu等元素取代部份稀缺金屬鎳， 在目前全球鎳資源緊張的形勢下，開發(fā)節(jié)鎳型不銹鋼具有現(xiàn)實(shí)意義。如中國發(fā)明專利授權(quán)公開號(CN 1772942A)節(jié)鎳型奧氏體含稀土不銹鋼及其制備方法，其化學(xué)成份)為 C 彡 0. 08，Si 0. 3 0. 8，Mn 5. 0 8. 5，S 彡 0. 05，P 彡 0. 04，Ni 3. 0 5. 5，Cr 14 19，Cu :1. 0 4. 0，N彡0. 20，[0]總彡0. 005，RE :0. 05 0. 3 0 ；中國發(fā)明專利授權(quán)公開號 (CN100432262C)含稀土金屬的雙相不銹鋼合金材料及其制備方法，其化學(xué)成份(wt%)為 C 0. 01 0. 02,Mn 8 12,Ni 1. 0 2. 0,Cr :24 26,Mo 3. 5 4. 5,N 0. 3 0. 45，稀土 Ce或Y 0. 05 0. 20 ；兩者皆因錳含量較高，削弱了鋼的抗腐蝕能力，降低了焊接性能， 在實(shí)際應(yīng)用中受到很大限制，尤其限制了在要求高耐蝕性的化學(xué)、煤炭、石油產(chǎn)業(yè)等行業(yè)及沿海地區(qū)一些大型建筑的結(jié)構(gòu)件及玻璃幕墻不銹鋼連接件等裝飾材料方面的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供了一種高耐蝕性奧氏體不銹鋼，它不僅具有節(jié)鎳和高耐蝕性，而且具有良好的機(jī)械性能。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，該高耐蝕性奧氏體不銹鋼的成份及質(zhì)量百分比(wt% )為=C :0. 02 0. 10，Mn :2. 0 3. 5，Si :0. 50 1. 00，S 0. 01 0. 03，P 0. 020 0. 045，Ni :3. 5 6. 0，Cr 17 21，Mo :1. 5 2. 5，Cu :1. 0 2. 0，N 0. 20 0. 50，RE :0. 005 0. 20，雜質(zhì);^ 1. 00，余量為 Fe。
本發(fā)明含稀土金屬高耐蝕性奧氏體不銹鋼可用真空感應(yīng)爐、非真空感應(yīng)爐、電阻爐、電弧爐+爐外精煉等任意一種冶煉方法進(jìn)行冶煉。具體工藝步驟如下首先根據(jù)鋼種的成分要求，結(jié)合各種原材料的成分綜合配料；按照密、實(shí)、順的裝料原則依次裝入電爐進(jìn)行熔化、造渣、預(yù)脫氧、合金化、調(diào)整成分、調(diào)整鋼液溫度、終脫氧、出鋼(含包內(nèi)合金化)、澆鑄；爐料要按大小比例搭配，以達(dá)到好裝快熔的目的；具體裝料順序?yàn)橛袖P蝕、油污等的廢零件，廢鋼料加入底部，小塊回爐料加入中部，要裝緊，大塊松散的原料放到上部，使其自重下落；在用含鎂復(fù)合脫氧精煉劑進(jìn)行終脫氧后，出鋼澆鑄前加入稀土金屬，即稀土金屬加入后立即澆鑄；澆鑄溫度控制在1580 1650°C，最終制得含稀土高耐蝕性奧氏體不銹鋼合金材料。所述調(diào)整成分是將鋼的組成元素質(zhì)量百分比調(diào)整至預(yù)定的具體鋼種成分要求，以得到一定元素組成和質(zhì)量百分比的高耐蝕性低鎳奧氏體不銹鋼。
在上述的技術(shù)方案中，通過鉻、鎳當(dāng)量公式計(jì)算和大量的試驗(yàn)分析對比，合理各元素組成的質(zhì)量百分比，首先由于降低錳、鎳含量，有效避免高錳含量對不銹鋼抗腐蝕能力的減弱，以及對不銹鋼焊接性能的不良影響；發(fā)揮錳在奧氏體不銹鋼中擴(kuò)大奧氏體區(qū)以及強(qiáng)烈的穩(wěn)定奧氏體組織作用，促進(jìn)鋼的組織逐漸由珠光體變?yōu)轳R氏體并進(jìn)一步轉(zhuǎn)為奧氏體， 使不銹鋼基體組織中奧氏體的量大于95%，具有高韌性、塑性等良好的機(jī)械性能。又由于錳、氮的復(fù)合加入不僅代替稀缺的戰(zhàn)略資源鎳，從而達(dá)到節(jié)鎳降低成本的效果，錳還顯著提高氮在奧氏體鋼中的溶解度，而且氮是強(qiáng)烈形成奧氏體元素，主要節(jié)鎳元素之一，在鋼中能起到固溶強(qiáng)化作用，以提高不銹鋼的耐腐蝕性能，特別是耐晶間腐蝕、點(diǎn)腐蝕和縫隙腐蝕性能等。更由于加入了合金元素鉬和銅；鉬能使鋼的晶粒細(xì)化，提高淬透性和熱強(qiáng)性能，在含量為2%左右時，能提高抗有機(jī)酸及還原性介質(zhì)腐蝕能力；銅的加入提高了該不銹鋼的耐大氣、耐酸腐蝕性，顯著降低該不銹鋼鋼的冷作硬化傾向，提高冷加工成型性能。還由于稀土 RE的加入有脫氣、脫硫和消除其他有害雜質(zhì)作用，同時改變鋼中夾雜物的組成、形態(tài)、 分布和性質(zhì)，改善鋼的鑄態(tài)組織，提高了該鋼種的耐蝕性。本發(fā)明的奧氏體不銹鋼，不僅其耐蝕性要優(yōu)于SUS304鋼，具有更好的高耐蝕性和良好的機(jī)械性能；而且可實(shí)現(xiàn)節(jié)鎳20 30%，降低了生產(chǎn)成本，冶煉工藝相對簡單，設(shè)備要求較低，可操作性強(qiáng)。
本發(fā)明的鉻當(dāng)量(Creq)、鎳當(dāng)量(Nieq)計(jì)算方式如下
Cr eq = Cr% +Mo% +1. 5XSi% +5. 5XA1% +1. 5Ti%
Ni eq = Ni% +30X (C% +N% )+0. 5XMn% +0. 3XCu%
在上述的化學(xué)成分中，C、Mn、N、Ni、Cu均為奧氏體形成元素，Si、Cr、Mo為鐵素體形成元素，上述合金元素中Cr為最主要的合金元素，對奧氏體不銹鋼的耐蝕性影響最大， 鉻在不銹鋼表面形成一層很薄的鉻膜，這個膜阻止氧繼續(xù)滲入基體氧化從而起耐腐蝕的作用；另外鉬和銅的加入提高了該不銹鋼對硫酸、醋酸等腐蝕介質(zhì)的耐蝕能力，鉬還能顯著提高對含氯離子的介質(zhì)(如鹽酸)以及有機(jī)酸中的耐蝕能力。
其它主要元素的作用機(jī)理如下
C:碳是工業(yè)用鋼的主要元素之一，鋼的性能與組織在很大程度上決定于碳在鋼中的含量及其分布的形式，在不銹鋼中碳的影響尤為顯著，碳是穩(wěn)定奧氏體的元素，并且作用的程度很大(約為鎳的30倍)。
Mn 錳對于奧氏體的作用與鎳相似。錳具有強(qiáng)烈穩(wěn)定奧氏體的作用，能顯著提高N 在奧氏體鋼中的溶解度，錳、氮的復(fù)合加入能代替稀缺的戰(zhàn)略資源鎳。
Si 在煉鋼中加硅主要作為還原劑和脫氧劑、凈化鋼液，硅是鐵素體形成元素。
Ni 鎳在不銹鋼中的作用是在與鉻配合后才發(fā)揮出來的，鎳是優(yōu)良的耐腐蝕材料， 也是合金鋼的重要合金化元素。它的主要作用是形成并穩(wěn)定奧氏體組織，促進(jìn)鉻的鈍化，改善材料的加工性能，使其有良好的綜合機(jī)械性能。
Cu:適量的銅含量能提高不銹鋼的耐大氣、耐酸腐蝕性，顯著降低鋼的冷作硬化傾向，提高冷加工成型性能。[0018]N:強(qiáng)烈形成奧氏體元素，主要的節(jié)鎳元素之一，在鋼中能起到固溶強(qiáng)化作用提高奧氏體不銹鋼的強(qiáng)度，同時氮能提高鋼的耐腐蝕性能，特別是耐晶間腐蝕、點(diǎn)腐蝕和縫隙腐蝕性能等。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例
下面是三個具體實(shí)施例的元素組成成分及質(zhì)量百分比，如表1所示。
表1三個實(shí)施例的元素成分及質(zhì)量百分比)
權(quán)利要求
1.一種高耐蝕性奧氏體不銹鋼，其特征在于該不銹鋼合金組份及質(zhì)量百分比(Wt%) 為C :0. 02 0. 10，Mn 2. 1 3. 5，Si 0. 50 1. 00，S 0. 01 0. 03，P 0. 020 0. 045， Ni 3. 5 6. 0，Cr 17 21，Mo :1. 5 2. 5，Cu :1. 3 2. 0，N :0. 20 0. 50，RE :0. 005 0. 20，雜質(zhì)< 1.00，余量為Fe。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的高耐蝕性奧氏體不銹鋼，其特征在于該不銹鋼根據(jù)鋼種的成分要求配料，經(jīng)過包括裝入電爐進(jìn)行熔化、造渣、預(yù)脫氧、合金化、調(diào)整成分、調(diào)整鋼液溫度、終脫氧、出鋼澆鑄而成；并且終脫氧后，出鋼澆鑄前加入稀土金屬，當(dāng)稀土金屬加入后立即澆鑄，澆鑄溫度控制在1580 1650°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的高耐蝕性奧氏體不銹鋼，其特征在于向電爐裝料的順序依次為有銹蝕、油污的廢零件，廢鋼料加入底部；小塊回爐料加入中部；大塊松散的原料放到上部，使其自重下落。
4.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的高耐蝕性奧氏體不銹鋼，其特征在于所述稀土金屬加入鋼液中到澆鑄成型的時間控制在1分鐘之內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的高耐蝕性奧氏體不銹鋼，其特征在于所述的電爐是真空感應(yīng)爐、非真空感應(yīng)爐、電阻爐或電弧爐。
專利摘要
本發(fā)明公開了一種高耐蝕性奧氏體不銹鋼，該不銹鋼合金組份及質(zhì)量百分比(Wt％)為C0.02～0.10，Mn2.0～3.5，Si0.50～1.00，S0.01～0.03，P0.020～0.045，Ni3.5～6.0，Cr17～21，Mo1.5～2.5，Cu1.0～2.0，N0.20～0.50，Re0.005～0.20，雜質(zhì)≤1.00，余量為Fe。Re為Ce合金，且Ce/Re質(zhì)量比為54.9％。該不銹鋼經(jīng)過包括配料、熔化、造渣、預(yù)脫氧、終脫氧、出鋼澆鑄等步驟而成。該不銹鋼不僅具有節(jié)鎳和高耐蝕性，而且具有良好的機(jī)械性能及加工工藝性能。
文檔編號C22C38/58GKCN101760705 B發(fā)布類型授權(quán) 專利申請?zhí)朇N 201010109675
公開日2011年12月21日 申請日期2010年2月10日
發(fā)明者李忠華, 王喜, 蔣慶林 申請人:江蘇東閣不銹鋼制品有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan專利引用 (2),