低氮钢材及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及钢材生产领域，公开了一种低氮钢材及其制备方法和应用，该制备方法包括：对1Cr21Ni5Ti钢锭进行两镦两拔锻造，然后进行精锻机锻造，所述精锻机锻造的总变形率为50‑80％；所述精锻机锻造包括3‑5个道次，且所述精锻机锻造的倒数第二道次的变形率为35‑40％。本发明专利技术提供的方法得到的低氮钢材碳氮化物B类≤2级，碳氮化物D类≤2.5级，即使在其氮含量较低情况下，也能保证其屈服强度R

Low nitrogen steel material, preparation method and application thereof

The present invention relates to the field of steel production, and discloses a low nitrogen steel and preparation method and application thereof, the preparation method comprises the following steps: two two of 1Cr21Ni5Ti ingot forging upsetting pull, and then while forging, the total deformation of the forging precision forging machine was 50 80%; the 3 includes forging precision forging machine 5 times, and the precision forging machine forging reciprocal second pass deformation rate is 35 40%. Low nitrogen steel carbon nitride by the method provided by the invention of the B is less than or equal to 2, carbon nitride D class is less than or equal to 2.5, even in the case of low nitrogen content, but also to ensure the yield strength of R

【技术实现步骤摘要】
低氮钢材及其制备方法和应用
本专利技术涉及钢材生产领域，具体地，涉及一种低氮钢材，一种低氮钢材的制备方法，一种低氮钢材的应用。
技术介绍
1Cr21Ni5Ti是铁素体-奥氏体型双相不锈钢，与1Cr18Ni9Ti相比，该材料具有较高强度和耐腐蚀性能，主要用于制造航空发动机和航天火箭发动机燃烧室外壁。随着航天技术的发展，对高品质材料提出新要求，要求碳氮化物(TiC、(C、N)Ti类夹杂)B类(链状分布)≤2级，D类(弥散分布)≤2.5级，为了满足该要求，需要控制1Cr21Ni5Ti中氮含量，另外，如果氮含量减少，势必会造成屈服强度R0.2的降低。因此，有必要开发氮含量较小，且屈服强度R0.2满足要求的1Cr21Ni5Ti钢材。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术生产氮含量较低的1Cr21Ni5Ti钢材，致屈服强度R0.2明显降低的缺陷，提供一种低氮钢材，该低氮钢材的制备方法，由该制备方法生产的低氮钢材，以及该低氮钢材的应用。本专利技术的专利技术人通过深入的研究发现，在对1Cr21Ni5Ti钢锭进行处理时，采用两镦两拔锻造开坯与精锻机锻造成材的结合，且控制精锻机锻造的总变形率为50-80％，精锻机锻造包括3-5个道次，所述精锻机锻造的倒数第二道次变形率为35-40％，即使在其氮含量较低的情况下，也能保证其屈服强度R0.2可以满足航天发动机对材料的高要求。专利技术人在进一步研究过程中发现，采用两镦两拔锻造可以将碳氮化物打散，不呈链状分布，而后续通过精锻机锻造采用多道次(3-5)变形进行，并且控制倒数第二道次变形率(35-40％左右)，可以提高钢材的屈服强度。基于此，本专利技术提供一种低氮钢材，以所述钢材的总重量为基准，所述钢材含有：Fe、0.09-0.14重量％的C、不大于0.8重量％的Si、不大于0.8重量％的Mn、20-22重量％的Cr、5.2-5.8重量％的Ni、0.25-0.5重量％的Ti、不大于0.08重量％的Al、不大于0.3重量％的Cu、不大于0.2重量％的W、不大于0.2重量％的V、不大于0.2重量％的Mo和不大于0.01重量％的N，碳氮化物B类≤2级，碳氮化物D类≤2.5级。本专利技术还提供了一种低氮钢材的制备方法，该制备方法包括：对1Cr21Ni5Ti钢锭进行两镦两拔锻造，然后进行精锻机锻造；其中，以所述钢锭的总重量为基准，所述钢锭含有：Fe、0.09-0.14重量％的C、不大于0.8重量％的Si、不大于0.8重量％的Mn、20-22重量％的Cr、5.2-5.8重量％的Ni、0.25-0.5重量％的Ti、不大于0.08重量％的Al、不大于0.3重量％的Cu、不大于0.2重量％的W、不大于0.2重量％的V、不大于0.2重量％的Mo和不大于0.01重量％的N；所述精锻机锻造的总变形率为50-80％；所述精锻机锻造包括3-5个道次，且所述精锻机锻造的倒数第二道次变形率为35-40％。本专利技术还提供了由上述制备方法生产的低氮钢材。本专利技术还提供了上述低氮钢材在火箭发动机中的应用。现有技术提供的1Cr21Ni5Ti钢材均不能满足航空发动机对材料的高要求的情况下，本专利技术提供的低氮钢材无论是氮含量、碳氮化物的形态以及力学性能均符合航空发动机对材料的高要求。本专利技术提供的低氮钢材氮含量不大于0.01重量％，碳氮化物B类≤2级，碳氮化物D类≤2.5级，且屈服强度R0.2在350MPa以上，在优选情况下可以达到355-380MPa。本专利技术的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。具体实施方式以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。根据本专利技术的第一个方面，本专利技术提供了低氮钢材，以所述钢材的总重量为基准，所述钢材含有：Fe、0.09-0.14重量％的C、不大于0.8重量％的Si、不大于0.8重量％的Mn、20-22重量％的Cr、5.2-5.8重量％的Ni、0.25-0.5重量％的Ti、不大于0.08重量％的Al、不大于0.3重量％的Cu、不大于0.2重量％的W、不大于0.2重量％的V、不大于0.2重量％的Mo和不大于0.01重量％的N，碳氮化物B类≤2级，碳氮化物D类≤2.5级。在本专利技术中，无论是上述低氮钢材还是用于制备该低氮钢材的钢水中，除了上述元素之外，还包括除硅之外的不可避免的杂质。且Fe的含量通常为72-74重量％。所述碳氮化物B类和D类是指碳氮化物的形态分布情况，其中碳氮化物B类是指呈链状分布的碳氮化物，碳氮化物D类是指呈弥散分布的碳氮化物。在本专利技术中，所述碳氮化物B类按照GB/T10561-2005规定的方法检测。在本专利技术中，所述碳氮化物D类按照GB/T10561-2005规定的方法检测。根据本专利技术的一种优选实施方式，以所述钢材的总重量为基准，所述钢材含有：Fe、0.1-0.13重量％的C、0.6-0.8重量％的Si、0.6-0.8重量％的Mn、20.5-22重量％的Cr、5.3-5.7重量％的Ni、0.3-0.45重量％的Ti、0.05-0.08重量％的Al、0.1-0.3重量％的Cu、0.1-0.2重量％的W、0.1-0.2重量％的V、0.1-0.2重量％的Mo和0.003-0.01重量％的N。根据本专利技术的一种优选实施方式，所述碳氮化物B类为1-2级，碳氮化物D类为1.5-2.5级。根据本专利技术的一种优选实施方式，所述钢材的屈服强度R0.2在350MPa以上，优选为355-380MPa。所述钢材的屈服强度R0.2按照GB/T228.1-2010规定的方法检测。本专利技术提供的钢材的其他力学性能也同样符合要求。根据本专利技术的一种优选实施方式，所述钢材的抗拉强度Rm为700-760MPa。所述抗拉强度Rm通过GB/T228.1-2010金属材料室温拉伸试验方法测定。根据本专利技术的一种优选实施方式，所述钢材的延伸率A不小于20％，优选为21-26％。所述延伸率A通过GB/T228.1-2010金属材料室温拉伸试验方法测定。根据本专利技术的一种优选实施方式，所述钢材的面缩率Z不小于45％，优选为55-63％，所述面缩率Z通过GB/T228.1-2010金属材料室温拉伸试验方法测定。根据本专利技术的第二个方面，本专利技术提供了一种低氮钢材的制备方法，该制备方法包括：对1Cr21Ni5Ti钢锭进行两镦两拔锻造，然后进行精锻机锻造；其中，以所述钢锭的总重量为基准，所述钢锭含有：Fe、0.09-0.14重量％的C、不大于0.8重量％的Si、不大于0.8重量％的Mn、20-22重量％的Cr、5.2-5.8重量％的Ni、0.25-0.5重量％的Ti、不大于0.08重量％的Al、不大于0.3重量％的Cu、不大于0.2重量％的W、不大于0.2重量％的V、不大于0.2重量％的Mo和不大于0.01重量％的N；所述精锻机锻造的总变形率为50-80％；所述精锻机锻造包括3-5个道次，且所述精锻本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低氮钢材，其特征在于，以所述钢材的总重量为基准，所述钢材含有：Fe、0.09‑0.14重量％的C、不大于0.8重量％的Si、不大于0.8重量％的Mn、20‑22重量％的Cr、5.2‑5.8重量％的Ni、0.25‑0.5重量％的Ti、不大于0.08重量％的Al、不大于0.3重量％的Cu、不大于0.2重量％的W、不大于0.2重量％的V、不大于0.2重量％的Mo和不大于0.01重量％的N，碳氮化物B类≤2级，碳氮化物D类≤2.5级。

【技术特征摘要】
1.一种低氮钢材，其特征在于，以所述钢材的总重量为基准，所述钢材含有：Fe、0.09-0.14重量％的C、不大于0.8重量％的Si、不大于0.8重量％的Mn、20-22重量％的Cr、5.2-5.8重量％的Ni、0.25-0.5重量％的Ti、不大于0.08重量％的Al、不大于0.3重量％的Cu、不大于0.2重量％的W、不大于0.2重量％的V、不大于0.2重量％的Mo和不大于0.01重量％的N，碳氮化物B类≤2级，碳氮化物D类≤2.5级。2.根据权利要求1所述的钢材，其中，碳氮化物B类为1-2级，碳氮化物D类为1.5-2.5级。3.根据权利要求1所述的钢材，其中，所述钢材的屈服强度R0.2在350MPa以上，优选为355-380MPa。4.一种低氮钢材的制备方法，其特征在于，该制备方法包括：对1Cr21Ni5Ti钢锭进行两镦两拔锻造，然后进行精锻机锻造；其中，以所述钢锭的总重量为基准，所述钢锭含有：Fe、0.09-0.14重量％的C、不大于0.8重量％的Si、不大于0.8重量％的Mn、20-22重量％的Cr、5.2-5.8重量％的Ni、0.25-0.5重量％的Ti、不大于0.08重量％的Al、不大于0.3重量％的Cu、不大于0.2重量％的W、不大于0.2重量％的V、不大于0.2重量％的Mo和不大...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡进，王强，余志川，罗定祥，陈晋阳，隆文庆，马胜斌，
申请(专利权)人：攀钢集团江油长城特殊钢有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51