铬锰铜钼系奥氏体耐蚀耐磨不锈钢制造技术

本发明专利技术公开了一种铬锰铜钼系奥氏体耐蚀耐磨不锈钢，其成分质量百分比为：Ｃ０．０６－０．１１，Ｍｎ１４－１９，Ｓｉ０－３，Ｐ≤０．０５４，Ｓ≤０．０３，Ｃｒ１６－１８，Ｎ０．１－０．４，Ｃｕ１．０－２．５，Ｍｏ０－３，Ｎｉ０－２，Ｒｅ０－０．２２，余铁和不可避免杂质。该铬锰铜钼系奥氏体耐蚀耐磨不锈钢的强度、塑韧性及耐蚀耐磨性能均能达到或优于国标３０４奥氏体不锈钢，其化学成分中含镍又低或不含镍，生产成本低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及奥氏体不锈钢，特别涉及 一 种铬锰铜钼系奥氏体耐蚀耐磨不锈钢，该钢种用来替代传统的18-8型奥氏体不锈钢。技术背景18-8系列奥氏体不锈钢，如lCrl8Ni9、 1Crl8Ni9Ti、 0Crl8Ni9等是 传统的奥氏体不锈钢，俗称"304"，该系列钢因其良好的耐腐性能、热加 工性能、冷加工性能及综合机械性能，在生产上得到广泛稳定的长期应用。 但是该钢种由于含有较髙的贵金属Ni,产品价格十分昂贵，加之Ni资源在全世界非常紧缺，再该钢种的自身强度偏低，抗磨损腐蚀能力较小。因 而限制了更广泛的运用空间及诸多的应用领域。因此，开发一种节镍型、 能替代传统18-8型奥氏体不锈钢钢种具有无限的现实意义及历史意义，然 而至今为止，能在耐腐蚀性能、耐磨损耐腐蚀性能、综合机械性能及加工 性能上超过传统18-8型(304 )的节镍不锈钢钢种尚未见有报道。以节镍 为主，部分用途可取代最常用的奥氏体不锈钢ASTM304或SUS304,开发综 合性能与304相近的奥氏体不锈钢材料，近几年在国内非常热门，如201 不锈钢。201不锈钢是一种节镍型的不锈钢，巿场上大量使用的201材料 中含有较高的碳和偏低的铬，其耐腐蚀性也远不如304牌号。例如一种节 镍型不锈钢，C《0.10%， Si《0.8%, 8. 5% <Mn<10. 0%,Crl4-15%,Ni 《1.27。，P《0.057。，S《0.03S,N《0.20^，其佘为铁。铬含量低，加上太低的镍，耐腐蚀性能即便是在弱腐蚀环境下也不如常用的奥氏体不锈钢； 尽管用量很大，但这类钢耐腐蚀性差一直是比较严重棘手的质量问题。腐蚀、磨损和疲劳断裂是金属材料在使用过程中导致功能失效最主要的原因, 所以在对材料的保护要求有静态腐蚀、动态腐蚀(磨损腐蚀)。材料磨损 腐蚀分磨粒磨损、表面疲劳磨损、微动磨损、空泡腐蚀及多相流腐蚀与应 力腐蚀、冲刷腐蚀，磨蚀磨损或磨损腐蚀，简称磨蚀。铬锰氮系列不锈钢(以下简称200系钢)以Mn-N代Ni,材料成本显著降低，性能也出现一系列变 化，降低Ni后，为了保证奥氏体组织必须有足够高的Mn、 C和N来增加镍 当量，因此造成铬锰氮系列不锈钢具有下列问题(l)固溶处理后的抗拉强 度偏高， 一般为800 — llOOMPa; (2)冷加工硬化率急剧上升，冷加工强化 系数K〉15，加工难度大，过程成本增加；(3) 200系钢弯曲成形、冷镦和冲 压性能较差；(4)传统的200系钢对晶间腐蚀很敏感，而且加稳定化元素也 无法改变其敏感性；(5) 200系钢使用性能研究数据缺乏。200系钢由于其稳 定奥氏体元素含量比304相对要高，抗磁性能优于304,这类钢存在的问 题较多，主要是成份设计不太科学合理，在这类钢种，有的不含镍，但其 强度偏高，延伸率较低，冷加工硬化指数高，冷轧成材率低，耐蚀性能差 等等缺点，故其应用也受到限制。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种综合机械性能、耐腐蚀性能、塑韧性、耐 磨性能优于国标304奥氏体不锈钢水平，在化学成份中含镍又低或不含镍的节镍型铬锰铜钼系奥氏体耐蚀耐磨不锈钢。针对上述目的，本专利技术的技术方案通过对合金元素与相平衡及冷变形 马氏体转变温度点关系的计算，通过研究合金元素对节镍型奥氏体含稀土 不锈钢各种性能的影响，并通过微合金化，来提高钢的各项性能，在此基 础上科学地设计了钢种的化学成份。为达到上述目的，本专利技术的技术解决方案是铬锰铜钼系奥氏体耐蚀耐磨不锈钢，其成分质量百分比为CO. 06-0. 11，Mnl4-19,Si0-3,P《0. 054, S《0. 03， Crl6-18, N 0.1—0.4, Cul. 0-2. 5, MoO—3, Ni0-2， ReO—0. 22,余铁和不可避免杂质。所述的铬锰铜钼系奥氏体耐蚀耐磨不锈钢还含钬，其质量百分比为 0-0. 8。所述的铬锰铜钼系奥氏体耐蚀耐磨不锈钢还含铌，其质量百分比为0-1。所述的铬锰铜钼系奥氏体耐蚀耐磨不锈钢还含钒，其质量百分比为0-2。所述的铬锰铜钼系奥氏体耐蚀耐磨不锈钢还含铝，其质量百分比 为4-5。本专利技术的设计思路是降碳、镍，保证必要的铬含量，以确保其耐腐蚀 性能和降低生产成本;选择合适的氮含量，加一定量的锰、铜、硅、钼和稀 土元素，以稳定组织和改善性能；进行相平衡计算和成分设计，并逐步优化 成分，开发综合机械性能、耐腐蚀性能、塑韧性、耐磨性能优于国标304 奥氏体不锈钢水平的奥氏体不锈钢新钢种。铬，是奥氏体不锈钢中最主要的合金元素。奥氏体不锈钢的不锈性和 耐蚀性的获得是由于在介质作用下，铬促进了钢的钝化并使钢保持稳定钝 态的结果。铬对奥氏体不锈钢性能影响最大的是耐蚀性，主要表现在铬提髙钢的耐氧化性介质和酸性氯化物介质的性能；铬还提高钢耐局部腐蚀，比 如晶间腐蚀、点腐蚀、缝隙腐蚀以及某些条件下应力腐蚀的性能；因此钢中的铬含量不能过低，要求控制在16-18%之间；铬、铜和钼的配合使不 锈钢的耐蚀性能有极大的提高。碳，是强烈形成并稳定奥氏体且扩大奥氏体区的元素。碳形成奥氏体 的能力约为镍的30倍，对不锈钢而言，碳是一种有害元素，这主要是由于在不锈和耐蚀用途中的一些条件下，如焊接或450-850度加热，碳与钢中 的铬形成高铬的碳化物Cr23C6,使钢的耐腐蚀性能特别是耐晶间腐蚀性能下 降；因此在设计成分时，始终把降低碳含量作为衡量其耐腐蚀性能好坏的 重要指标，但碳控制过低如C<0. 06%,会影响单一奥氏体组织的稳定性 及增加冶炼工艺成本，故控制碳在0. 06-0. 11%范围。硅元素的加入有脱氧效果，当硅以固溶态的形式存在时，他可以提高 基体的屈服强度，但会使材料的韧脆转变温度提高，同时可在钢的表面上 形成致密的Si02膜，阻碍酸向钢内部进一步侵蚀，对提高钢在高浓度硝酸 中的耐蚀性尤为有效，含硅量过高使钢度变形困难。所以将其含量按0-3% 范围控制。氮，是非常强烈地形成并稳定奥氏体且扩大奥氏体相区的元素，其形 成奥氏体的能力与碳相当，约为镍的30倍。氮的作用除代替部分镍以节约 贵重元素外，主要是作为固溶强化元素提高奥氏体不锈钢的强度，但并不 显著损害钢的塑性和韧性；同时氮提高钢的耐腐蚀性能，特别是耐晶间腐蚀、点腐蚀和缝隙腐蚀等；基于氮这些优良的特性，设计时氮含量控制在0. 1-0.4%范围，根据碳、锰含量作相应调整。锰，是弱形成奥氏体元素，但具有强烈稳定奥氏体的作用；锰还可增加氮在奥氏体钢中的溶解度，故200系不锈钢一般氮高锰也高；但随着锰元素 的提高强度也提高，因此在确保氮充分溶解的前提下，设计锰含量在14-19 %。为保证奥氏体组织，降低马氏体变形温度，成分控制按:碳取上限时， 锰、氮取中下限;碳在下限时，锰与氮取中上限。铜，在奥氏体不锈钢中的作用，能显著降低钢的冷作硬化倾向，能显著降低的热加工性，特别是当奥氏体不锈钢中镍含量较低时更为明显；能提高冷加工成形性能，进一步提高含钼奥氏体不锈钢在还原性介质中的耐 蚀性，可使铬镍奥氏体不锈钢的室温强度降低，塑性提高；而且铜也是弱奥氏体形成元素。但是，现有201不锈钢不含铜，在改善201不锈钢综合性 能方面，铜起着举足轻重的作用，因此设计时，铜控制在l. 0-2. 5%的范围， 铜本文档来自技高网...

【技术保护点】
铬锰铜钼系奥氏体耐蚀耐磨不锈钢，其成分质量百分比为：Ｃ０．０６－０．１１，Ｍｎ１４－１９，Ｓｉ０－３，Ｐ≤０．０５４，Ｓ≤０．０３，Ｃｒ１６－１８，Ｎ０．１－０．４，Ｃｕ１．０－２．５，Ｍｏ０－３，Ｎｉ０－２，Ｒｅ０－０．２２，余铁和不可避免杂质。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：方荣华，
申请(专利权)人：江苏省方通新型不锈钢制品股份有限公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]