含铌的奥氏体不锈钢制造技术

一种２０１系奥氏体不锈钢含有（％重量）大于０．００３％（重量）的Ｎｂ。还公开了一种制备高强度２０１系不锈钢的方法，其中该法包括制备２０１系不锈钢的钢水及在该钢水中保持大于０．００３％（重量）的Ｎｂ。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总的来说涉及不锈钢合金，尤其是T201LN不锈钢合金，而特别是涉及通过加铌(Nb)而强化的T201LN合金。现有技术在零下低温下使用的材料应具有良好的延展性、韧性和强度，所有这些性能是大部分奥氏体不锈钢可达到的性能。T201LN合金是专为这类用途设计的，而其独特之处在于它被设计成适用于规定了高的屈服强度和极限抗拉强度的应用场合的材料。T201LN合金已公开于授予Ziemianski的美国专利US.4，568，987中，该文献的全部内容引入本专利技术中作为参考，这种合金是具有低温奥氏体稳定性、延伸率和强度性能良好的奥氏体不锈钢。如US.4，568，387中所述，该成份平衡的T201LN合金基本上由最多为0.03％(重量，下同)的C、6.4-7.5％的Mn、最多为1.0％的Si、16-17.5％的Cr、4.0-5.0％的Ni、最多为1.0％的Cu、0.13-0.20％的N及余量的Fe构成。T201LN合金的特征是奥氏体稳定性好、室温强度高、对焊接的敏感性最小、低温强度和延展性高。虽然T201LN合金已成功地应用于低温领域，但并非所有规格的T201LN合金都能达到满足某些低温应用领域的强度要求。因而希望开发一些能可靠地提高T201LN合金强度的方法。从而使之更可靠地超过为低温应用领域所规定的机械性能要求。近年来，注意的焦点集中于提高T201LN合金的强度以扩展它在结构应用领域中的用途，其中该用途可能是用T201LN合金替代碳钢生产卡车车架及用于其它用途。工业界生产高强度的201系的不锈钢的努力迄今为止是涉及简单地评价该合金，以确定，有多少合金(如果是任何合金)才能满足强度要求。也曾试图在熔炼时改变氮的量。在任何一种情况下，合金均经轧制，然后测试其强度特征。不满足强度要求的合金被废弃。由于现有的生产方法可以预见，屈服强度小于38000Psi的废品的废品率是极高的。因此需要一种可靠的方法来生产高强度201系不锈钢。专利技术简述本专利技术涉及一种可靠地生产高强度201系不锈钢的方法。该法的重点是Nb(Cb)对T201LN合金机械性能的影响。在实验室中用各种量的Nb(尽可能地低，最高为约0.20％)制备用氮(～0.15％)进行合金化以使奥氏体稳定的T201LN的钢水，以确定Nb对该合金的机械性能的影响。已发现，当Nb含量增到0.075％上时，使屈服强度和抗拉强度得到至少5k.s.i的提高，而Nb含量大于0.15％时，上述强度提高了约为10k.s.i。当Nb含量由0.003％提高到约0.210％时，延伸率(％)从约55％降到48％，测到的硬度从89Rb上升到约98Rb，晶粒度由ASTM6.5级下降到ASTM 10级。实验表明大于Nb残留量(0.003％)时，三种试验温度下的冲击功(impactenergy)随Nb含量的上升到约0.10％时而提高。高于0.10％Cb时，冲击功下降。在-50°F至70°F时，延展性保持得相当高。在-320°F的很低的实验温度下，出现了延展性的下降，但未完全消失。因此，本专利技术的目的在于可靠地提高T201LN合金的强度，从而使之能超过为低温用途所规定的机械性能要求。就此而言，已表明加0.06％-0.10％的Nb稍许改变了所研究中的T201LN合金的形态。从而改善了该合金在低至-320°F的温度下使用时的机械特性。本专利技术的另一目的在于可靠地提高T201LN合金的-50°F以上温度下的强度。就此而言，加0.10-0.20％的Nb证明使该合金在-50°F以上温度下使用时的机械特性有所改善。由上述情况可知，本专利技术旨在提出一种含0.003％(重量)以上的Nb的201系奥氏体不锈钢。本专利技术还旨在提出一种生产高强度201系不锈钢的方法，其中该方法包括制造201系不锈钢钢水并将该钢水中的Nb含量保持在0.003％以上。下列对本专利技术较佳实施方案的陈述，将使本专利技术的其它目的和优点变得清楚。附图说明图1展示了在取自实验室生产的钢锭底部的，1/2″厚的切片上所作的铁素体图，该切片在测量(FN)前经过抛光和浸蚀的，图1是用Magne-Gage获得的。图2示意性地说明拉伸和小尺寸(Subsize)Chargy试样，它们用于取得该项研究的机械性能的实验数据(所有尺寸单位为英寸)。图3是作为Nb的函数的，得自T201LN合金的实验室熔炼材料拉伸试样的屈服强度(0.2％残余变形)曲线图。图4是作为Nb的函数的，得自T201LN合金的实验室熔炼材料拉伸试样的极限强度的曲线图。图5是实验室测试材料的铁素体含量的曲线图，该含量是在拉伸坯料上用Magne-Gage测得的。图6是机械性能测试后，在拉伸试样上用Magne-Gage测得的磁响应曲线图。图7是作为Nb的函数的，得自T201LN合金实验室熔炼材料拉伸试样的延伸率(％)曲线图。图8是作为Nb的函数的，得自T201LN合金实验室熔炼材料拉伸试样的硬度曲线图。图9是作为Nb的函数的，得自T201LN合金实验室熔炼材料微观全相检验的晶粒度曲线图。图10是作为Nb含量的函数的，-320°F、-50°F和70°F时的冲击功曲线图，该冲击功是测试小尺寸Chanpy试样(～0.180″，但划圈的数据除外)时取得的。图11是作为Nb含量函数的，于-320°F、-50°F和70°F测试小尺寸Chanpy试样(～0.180″厚)取得的剪切百分比的曲线图。图12是作为Nb含量函数的，于-320°F、-50°F和70°F测试小尺寸Chanpy试样(～O.180″厚)取得的横向膨胀值的曲线。对较佳实施方案的描述进行初始试验，这包括将Nb加到T201LN材料中从而提供4炉含有下列的碳、氮和铌加入量的钢水。 该初始试验包括用这4炉钢水提供如下的11组钢板 来自这4炉钢水的所有的板在-320°F时都是现出优良的、冲击值和横向膨胀值。该标准成份有时并不重要，与低温罐制造者有关。压力容器规定要求焊接后的最小横向膨胀值是15密耳。在此实验之前201LN的平均横向膨胀值是31密耳。高Nb钢水的该平均值是35，而其它炉次钢水的该平均值为39。由于这种实验产生了更多的奥氏体组份，所以这是所需要的改进。三炉含氮0.17％-0.18％，而不合Nb的钢水在用锭进行加工后不具有足够高的屈服强度或抗拉强度。某些组勉强合格，而有一块板因抗拉强度93700psi小于最小抗拉强度95000psi而不合格(见 # 24010，炉号2C153，其屈服强度为46600psi)。第4炉钢水(炉号2C078)有可接受的强度，这是因为下文将述的加0.05％Nb而产生的结果。较细的晶粒尺寸也是高Nb含量的产生的结果。通过加热展示了具有6级晶粒强度的所有的板从而使可变的晶粒与对比物区分开。在轧制过程中，所有的板在1600°F以下的温度下加工。除21302号的一块板外，前两炉的板经过在1500°F的重加热炉中保温，其低于1500°F时的压缩比最终规格时为150％。21302号板经直接轧制而不象后二炉板(2C152和2C153)经过重加热。此板仍在1500°F以下加工，而且可与重加热板相比。2C078炉的板表明比其它炉次的含Nb不多的钢水制的板高得多的屈服强度和抗拉强度。-320°F时的冲击值和横向膨胀值也很好。在可应本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种奥氏体不锈钢，它具有２０１系钢的化学成份，并含大于０．００３％（重量）的Ｎｂ。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：詹姆斯W昂德科弗勒，威廉W蒂蒙斯，罗纳德E贝利，
申请(专利权)人：ATI产权公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]